辣椒时空亏缺灌溉最优模式试验研究

论文摘要

基于节水灌溉技术原理与作物感知缺水的根源信号理论而提出的时空亏缺灌溉技术，是对作物不同生育时期运用充分灌、根系均匀亏缺灌溉和根系分区交替灌溉的一种新型灌溉方式，具有较大的节水潜力。本文以辣椒为供试作物，于2006年3～9月在河海大学节水园区连栋玻璃温室中进行了辣椒温室盆栽试验，对时空亏缺灌溉条件下土壤水分的动态变化特征、作物生理调控与气孔响应、耗水规律以及产量品质和水分利用效率等进行了较系统的试验研究，取得了如下一些主要结论： (1) 辣椒耗水量随灌水量的增大而增大，结果盛期的日耗水量稍大于开花座果期，苗期植株小且温度低，日耗水量最低，通过对辣椒不同生育阶段的耗水量分析得出在结果盛期或开花座果期增加供水量的灌水模式是比较合理的。 (2) 辣椒苗期灌水量对辣椒株高、叶片数、叶面积等生长指标有显著影响，且均有程度不同的抑制作用，苗期分根交替灌溉对生长指标的抑制程度大于根系均匀亏缺处理，灌水方式对其影响不显著。辣椒株高、叶片数、叶面积与控水延续时间均呈二次多项式函数关系，随着处理天数的延续，株高、叶片数、叶片面积增长变缓，且不同阶段复水后出现明显的补偿效应或超补偿效应。 (3) 时空亏缺灌溉对辣椒生殖生长的光合速率、蒸腾速率等亦均有不同程度的抑制作用。辣椒控水处理在不明显降低光合速率的条件下降低叶片奢侈的蒸腾耗水，提高叶片水分利用效率。叶片蒸腾速率与气孔导度之间相关关系达显著性水平，而影响叶片的光合速率及蒸腾效率因素较多，与气孔导度未呈现明显相关关系，光合速率的目变化呈不对称的双峰曲线，主峰、峰谷和次峰分别出现在11：00，13：00，16：00，表现出光合“午休”现象，灌水充分的处理，主峰提前，峰值较控水处理的大，蒸腾速率和气孔导度的日变化呈单峰曲线，峰值出现在12：00。结果盛期荧光动力学参数对于辣椒遭受胁追反应是敏感的，与测定时间及测定时的环境条件有十分密切的关系，结果盛期各处理叶片的叶绿素荧光参数差异均达显著性水平。 (4) 合理的时空亏缺灌溉使辣椒根冠比增大，根长增加33.6％～52％，根系密度增大16.7％～45.8％，根冠之间在适应这种灌溉方式的过程中建立相互协调的关系。通过盆栽试验验证了根冠通讯理论的正确性及其在农业节水中应用的巨大潜力；处理DFDP产量降低较少的情况下水分利用效率最大，能实现高产和高效的统一。 (5) 经投影寻踪建模对时空亏缺灌溉的9种不同模式进行寻优，处理DFDP即苗期和结果盛期根系均匀控水处理、开花座果期及时复水、结果后期根系分区交替灌是最优灌溉模式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 发展节水农业的重要性
• 1.1.2 节水农业技术原理及途径
• 1.1.3 生物节水技术及设施农业的发展与应用前景
• 1.2 时空亏缺灌溉研究的目的及意义
• 1.3 时空亏缺灌溉的国内外研究现状
• 1.3.1 调亏灌溉（RDI）节水机理研究现状
• 1.3.2 根系分区交替灌溉（APRI）节水机理研究现状
• 1.3.3 RDI与APRI对作物生长状况的影响
• 1.3.4 RDI与APRI对作物生理指标的影响
• 1.3.5 RDI与APRI对作物节水、高效影响研究现状
• 1.4 有待于进一步研究的问题
• 1.5 本文研究内容及技术路线
• 1.5.1 本论文拟研究的重点内容
• 1.5.2 本文研究技术路线
• 第二章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料与地点
• 2.2 试验方法及测定项目
• 2.2.1 试验方案设计
• 2.2.2 试验测定项目
• 2.2.3 统计分析
• 第三章 时空亏缺灌溉对辣椒生长生理指标影响
• 3.1 土壤水分动态特性变化
• 3.1.1 时空亏缺灌溉条件下辣椒生育期内耗水量
• 3.1.2 时空亏缺灌溉条件下辣椒腾发量动态变化
• 3.2 时空亏缺灌溉对辣椒生长指标的影响
• 3.2.1 时空亏缺灌溉不同模式辣椒株高、叶片数变化
• 3.2.2 时空亏缺灌溉对辣椒分枝数、开花数、结果数的影响
• 3.2.3 时空亏缺灌溉对辣椒叶片含水率的影响
• 3.2.4 时空亏缺灌溉对辣椒叶面积的影响
• 3.2.5 时空亏缺灌溉对辣椒叶面积指数（LAI）的影响
• 3.2.6 时空亏缺灌溉对辣椒干物质及根冠比的影响
• 3.3 时空亏缺灌溉对辣椒生理指标的影响
• 3.3.1 时空亏缺灌溉对辣椒叶片光合、蒸腾速率、气孔导度、蒸腾效率的影响
• 3.3.2 时空亏缺灌溉对辣椒叶片叶绿素荧光的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 时空亏缺灌溉对辣椒产量品质及水分利用效率影响
• 4.1 不同灌水模式产量及水分利用效率（WUE）比较
• 4.1.1 不同灌水模式产量及WUE变化规律
• 4.1.2 不同灌水模式产量影响因素分析
• 4.2 不同灌水模式辣椒品质分析
• 4.2.1 不同灌水模式辣椒体积变化分析
• 4.2.2 不同灌水模式辣椒果实含水率分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 辣椒时空亏缺灌溉最优模式
• 5.1 投影寻踪分类模型简介（PPE）
• 5.2 投影寻踪模型建模步骤
• 5.3 投影寻踪建模结论与讨论
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论与创新点
• 6.1.1 主要结论
• 6.1.2 本文创新点
• 6.2 研究中存在问题及展望
• 6.2.1 研究中存在的问题
• 6.2.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢