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。
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