基于植—气温差的水稻水分状况监测技术研究

基于植—气温差的水稻水分状况监测技术研究

论文摘要

作物水分状况的无损实时监测是现代农业生产领域的一项关键技术,对于作物精确灌溉和节水生产具有极其重要的意义。本研究通过实施不同年份、不同品种和不同土壤水分处理的池栽试验,系统分析了不同土壤水分处理下水稻的生长发育特征,探明了叶—气温差与叶片含水率的定量关系,构建了基于冠—气温差的水稻水分状况监测模型,为作物生长的无损监测和智能诊断提供了理论依据和关键技术。基于池栽试验条件,研究了不同土壤水分处理对水稻生长特征、产量及水分生产率的影响。结果表明,株高、节间长度、穗长、一次和二次枝梗数在不同处理间表现为:W4>W3>W2>W1。生长前期,两品种各水分处理间不同叶位叶片的SPAD值大小顺序均表现为:顶3叶>顶2叶>剑叶;至灌浆期,剑叶SPAD值高于其他叶位叶片。轻度水分胁迫具有处理间最大的叶片气孔导度、蒸腾速率、光合速率等光合指标值,灌浆初期叶位问的各光合指标表现为:剑叶>顶2叶>顶3叶,其他生育期规律不显著。地上部干物质积累量与土壤含水梯度也表现出显著正相关,各处理间差异随生育进程的推进而逐渐增大。与对照处理相比,武香粳14的W1、W2和W3处理产量分别减少61.14%和29.13%,增加0.96%,两优培九分别减少64.11%和28.76%,增加2.08%;武香粳14的W1、W2和W3处理水分生产率分别减少10.69%,增加1.53%和21.15%,两优培九的水分生产率分别减少16.39%,增加2.46%和22.13%。研究结果为水稻水分精确管理和节水生产提供了技术支撑。研究了水稻叶片含水率和叶—气温差的变化特征,分析了不同生育期的气孔导度、蒸腾速率以及叶片含水率与相应叶片叶—气温差的关系。不同土壤水分处理下,水稻相同叶位的叶片含水率与土壤水分处理梯度呈正相关关系,即W1<W2<W3<W4,叶—气温差值与土壤含水量梯度呈负相关关系,全生育期水稻叶—气温差呈上升趋势。全生育期来看,水稻的气孔导度、蒸腾速率及叶片含水率与叶—气温差负相关,R2均在0.50以上。本研究阐明了不同土壤水分处理下的水稻植株和叶层含水率、叶面积指数、多角度冠—气温差的动态变化特征,并分析了影响冠—气温差的主要影响因子及其与植株和叶层含水率的相关关系。水稻植株和叶层含水率随土壤水分处理梯度的增加而增加,抽穗期武香粳14轻度水分胁迫和两优培九的W4处理具有最大的叶面积指数;大气温湿度、光强和叶面积指数均为水稻冠—气温差的影响因子,其中大气温度与其呈显著负相关。水稻的冠—气温差值随生育进程推进而逐渐增大,2个角度的冠—气温差与植株含水率和叶层含水率都具有较好的相关性,R2值均达到0.60以上。表明冠—气温差值可以用于水稻植株水分状况的实时监测。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述与立题依据
  • 摘要
  • 1 研究背景
  • 2 红外测温技术简介
  • 2.1 红外测温技术的发展历程
  • 2.2 红外测温技术的理论基础
  • 2.3 红外测温技术的特点
  • 3 国内外研究进展
  • 3.1 土壤水分对水稻形态及生理特征的影响
  • 3.2 土壤水分对水稻产量及水分生产率的影响
  • 3.3 叶—气温差与水稻叶片含水率的相关关系
  • 3.4 冠—气温差与水稻植株水分状况的相关关系
  • 4 存在的问题与不足
  • 5 本研究的目的与意义
  • 参考文献
  • 第二章 技术路线与研究方法
  • 摘要
  • 1 研究思路与技术路线
  • 2 材料与方法
  • 2.1 试验设计
  • 2.2 水分控制和耗水量的计算
  • 2.3 取样方法和测量时间
  • 2.4 测量项目和计算方法
  • 2.5 数据分析
  • 参考文献
  • 第三章 土壤水分胁迫对水稻生长特征及产量的影响
  • 摘要
  • 1 材料与方法
  • 1.1 试验设计
  • 1.2 水分控制和耗水量的计算
  • 1.3 取样方法和测量时间
  • 1.4 测量项目和计算方法
  • 1.5 数据分析
  • 2 结果与分析
  • 2.1 不同水分处理对水稻形态的影响
  • 2.2 不同水分处理对水稻叶绿素含量和光合特性的影响
  • 2.3 不同水分处理对水稻地上部干物质积累的影响
  • 2.4 不同水分处理对水稻产量的影响
  • 2.5 不同水分处理对水稻水分生产率的影响
  • 3 小结和讨论
  • 参考文献
  • ABSTRACT
  • 第四章 叶—气温差与水稻叶片水分指标的关系及变化特征研究
  • 摘要
  • 1 材料与方法
  • 1.1 试验设计
  • 1.2 水分控制
  • 1.3 取样方法、测量时间、测量项目和数据分析
  • 1.4 测量项目和计算方法
  • 1.5 数据分析
  • 2 结果与分析
  • 2.1 不同土壤水分处理下水稻叶片含水率变化特征
  • 2.2 不同土壤水分处理下水稻叶—气温差变化特征
  • 2.3 大气温湿度与叶—气温差的关系
  • 2.4 叶—气温差与水稻叶片气孔导度及蒸腾速率的关系
  • 2.5 叶—气温差与水稻叶片含水率的关系
  • 3 小结与讨论
  • 参考文献
  • ABSTRACT
  • 第五章 冠—气温差与水稻植株水分状况的定量关系
  • 摘要
  • 1 材料与方法
  • 1.1 试验设计
  • 1.2 水分控制
  • 1.3 取样方法和测量时间
  • 1.4 测量项目和计算方法
  • 1.5 数据分析
  • 2 结果与分析
  • 2.1 不同土壤水分处理下水稻含水率动态变化特征
  • 2.2 不同土壤水分处理对水稻群体叶面积指数的影响
  • 2.3 水稻冠—气温差的变化特征
  • 2.4 冠—气温差与水稻植株水分状况的关系
  • 2.5 模型的测试与检验
  • 3 小结与讨论
  • 参考文献
  • ABSTRACT
  • 第六章 讨论与结论
  • 摘要
  • 1 讨论
  • 1.1 土壤水分与水稻生长及产量的关系
  • 1.2 叶—气温差与叶片含水率的定量关系
  • 1.3 冠—气温差与水稻植株水分状况的定量关系
  • 2 本研究的特色与创新
  • 3 今后的研究设想
  • 4 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 攻读学位期间发表或已投稿论文
  • 攻读学位期间参加的课题研究
  • 致谢
  • 相关论文文献

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