本文關(guān)鍵詞： 夏玉米 苗期 土壤水分 干旱過程 閾值 干旱程度　出處：《中國(guó)氣象科學(xué)研究院》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：干旱是世界范圍內(nèi)限制作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成的最主要因素。提高對(duì)作物干旱發(fā)生發(fā)展的辨識(shí)及受旱程度的評(píng)估能力,對(duì)采取科學(xué)的防旱抗旱措施,保障糧食安全具有重要意義�，F(xiàn)有作物干旱研究主要集中在影響評(píng)估方面,且以定性分析為主、定量評(píng)價(jià)較少,對(duì)干旱發(fā)生發(fā)展過程認(rèn)識(shí)不足。本研究以夏玉米為例,于2014年開展了夏玉米三葉期開始的6個(gè)初始土壤水分梯度的持續(xù)干旱實(shí)驗(yàn),考察了不同持續(xù)干旱過程中土壤水分的變化規(guī)律及其對(duì)夏玉米植株水分狀況(莖、葉含水率)、葉片氣體交換(凈光合速率Pn,蒸騰速率Tr和氣孔導(dǎo)度Gs)、形態(tài)特征(葉面積,株高)、生物量(根、莖、葉和總干重)、干物質(zhì)分配(根冠比,葉莖比)、發(fā)育期、產(chǎn)量形成以及葉片性狀(葉面積,葉含水量,葉干重,葉片數(shù))權(quán)衡生長(zhǎng)的影響,明確了夏玉米對(duì)土壤水分的響應(yīng)規(guī)律,揭示了夏玉米干旱發(fā)生發(fā)展過程,提出了干旱強(qiáng)度與干旱程度的定量表達(dá),實(shí)現(xiàn)了夏玉米受旱程度的分級(jí)評(píng)價(jià)。主要結(jié)論如下:(1)夏玉米植株水分狀況和葉片氣體交換參數(shù)主要受當(dāng)前土壤水分虧缺即干旱強(qiáng)度的影響,而夏玉米形態(tài)特征和生物量主要受累積水分虧缺即干旱程度的影響。(2)采用正態(tài)總體統(tǒng)計(jì)容忍限方法確定了引起夏玉米苗期莖、葉含水率、蒸騰速率、光合速率、氣孔導(dǎo)度和葉面積發(fā)生顯著性變化的臨界土壤相對(duì)濕度(0～30cm)分別為72%、65%、62%、60%、58%和 46%。(3)闡明了夏玉米干旱發(fā)生發(fā)展過程:土壤水分不足會(huì)直接影響莖含水率,并通過莖含水率間接影響葉含水率,葉含水率會(huì)直接影響葉片的光合作用和葉面積擴(kuò)張,其影響在植株個(gè)體水平上表現(xiàn)為葉面積的改變,而葉面積的大小會(huì)影響植株蒸騰作用以及輻射能的吸收,進(jìn)而影響夏玉米的干物質(zhì)積累。(4)提出了基于作物水分脅迫系數(shù)的干旱強(qiáng)度的定量表達(dá)。干旱強(qiáng)度與植株水分和葉片氣體交換參數(shù)呈顯著線性關(guān)系,且葉片氣體交換較植株水分對(duì)干旱的敏感程度大,其中GsTrPn、莖含水率葉含水率。(5)考慮干旱強(qiáng)度隨干旱持續(xù)時(shí)間的累積影響,提出了干旱程度的定量表達(dá)。采用閾值指標(biāo)分類分析法(TITAN),集合夏玉米形態(tài)特征(葉面積,株高)和生物量(莖干重、葉干重和總干重)對(duì)干旱程度的響應(yīng)規(guī)律,將夏玉米受旱程度劃分為無(wú)旱、輕旱、中旱和重旱4個(gè)等級(jí)。(6)干旱會(huì)影響夏玉米根、莖、葉的相關(guān)生長(zhǎng)以及葉片性狀(葉面積,葉含水量,葉干重和葉片數(shù))的權(quán)衡生長(zhǎng),體現(xiàn)了夏玉米對(duì)干旱的適應(yīng)性。隨著干旱程度的增加,夏玉米優(yōu)先根系生長(zhǎng),其次是葉片,然后是莖。夏玉米會(huì)通過降低葉片含水量和葉面積來(lái)抑制葉片代謝活性和水分散失,降低生長(zhǎng)速率,減少生長(zhǎng)消耗以維持生存,反映出隨著受旱程度加劇,夏玉米會(huì)采取降低生長(zhǎng)速率,增加資源貯存以提高其生存能力的適應(yīng)對(duì)策。
[Abstract]:Drought is the most important factor limiting crop growth and yield in the world. It can improve the ability to identify the occurrence and development of crop drought and to evaluate the degree of drought, and to take scientific measures to prevent drought and drought. The existing crop drought research is mainly focused on impact assessment, and qualitative analysis is the main, quantitative evaluation is less. Taking summer maize as an example, in 2014, 6 initial soil moisture gradients of continuous drought were carried out in the trilobal stage of summer maize. The variation of soil moisture and its effects on the water status of summer maize plants (stem, leaf moisture content, leaf gas exchange) and net photosynthetic rate (PN) were investigated. Transpiration rate (Tr) and stomatal conductance (GS), morphological characteristics (leaf area, plant height, biomass (root, stem, leaf and total dry weight), dry matter distribution (root to shoot ratio, leaf to stem ratio), growth stage. Yield formation and leaf characters (leaf area, leaf water content, leaf dry weight, leaf number) were weighed to determine the response of summer maize to soil water, and to reveal the process of drought occurrence and development of summer maize. The quantitative expression of drought intensity and drought degree was put forward. The main conclusions are as follows: 1) the water status of summer maize plants and the gas exchange parameters of leaves are mainly affected by the current soil water deficit, that is, drought intensity. However, the morphological characteristics and biomass of summer maize were mainly affected by accumulated water deficit, that is, drought degree. (2) normal total statistical tolerance method was used to determine the stem, leaf water content and transpiration rate of summer maize at seedling stage. Photosynthetic rate, stomatal conductance and leaf area of the critical soil with significant changes in relative humidity (0 ~ 30 cm) were 72%, 65% and 62%, respectively. 58% and 460.The drought occurrence and development process of summer maize were clarified: soil moisture deficiency directly affected stem moisture content and indirectly affected leaf water content through stem water content. Leaf water content will directly affect leaf photosynthesis and leaf area expansion, and its effect on individual level is the change of leaf area, and leaf area size will affect plant transpiration and radiation energy absorption. The quantitative expression of drought intensity based on crop water stress coefficient was proposed. The relationship between drought intensity and plant water and leaf gas exchange parameters was significant linear. Leaf gas exchange was more sensitive to drought than plant water, among which GsTrPn, stem moisture content, leaf moisture content, leaf moisture content and drought intensity were considered as the cumulative effects of drought duration. The quantitative expression of drought degree was put forward. The threshold index classification analysis method was used to collect the morphological characteristics (leaf area, plant height) and biomass (stem dry weight) of summer maize. Dry weight of leaves and total dry weight) the drought degree of summer maize can be divided into four grades, I. E. drought, light drought, moderate drought and heavy drought.) drought will affect the roots and stems of summer maize. The relative growth of leaves and the tradeoff growth of leaf characters (leaf area, leaf water content, leaf dry weight and leaf number) reflected the adaptability of summer maize to drought. With the increase of drought degree, summer maize preferred root growth. Summer maize can reduce leaf water content and leaf area to inhibit leaf metabolic activity and water loss, reduce growth rate and reduce growth consumption to maintain survival. The results showed that summer maize would adopt adaptive measures to reduce growth rate and increase resource storage to improve its viability.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S513;S423

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