發(fā)布時間：2020-10-08 21:48

　　 水稻水分狀況的診斷以及田間灌溉決策研究對稻田水分的科學調度和精確管理具有極其重要的意義。本研究以寧粳4號為試驗材料,通過實施不同土壤水分處理的池栽試驗,系統(tǒng)分析了土壤水分對水稻生長發(fā)育的影響,基于土壤水分提出適宜的診斷土層并進行了調控,采用葉片尺度指標和冠層水分光譜指數反演水稻水分狀況,進而綜合判斷評價指標的診斷效果差異,以期對水稻水分虧缺的診斷和調控提出最佳手段與方案,為土壤水分傳感器的研發(fā)提供理論參考�；诔卦栽囼灄l件,研究土壤水分脅迫對水稻地上部干物質及產量的影響,探明適宜的土壤水分診斷土層并進行調控。結果表明,土壤水分脅迫影響了水稻各器官干物質累積量,輕旱和重旱處理下的水稻產量較豐水處理分別減產17.1%和24%。水稻水分狀況隨土壤水分降低而降低,在全生育期冠層相對含水量(CRWC)先下降后上升,在灌漿初期呈急劇下降的趨勢,冠層含水量(CWC)與冠層等效水厚度(CEWT)呈不斷下降的趨勢。根據冠層水分指標與干物質變化的關系,CWC與干物質關系最密切。冠層水分指標的CWSI僅在0.1左右,水稻對干旱適應性較弱,一旦下降必須補水。虧缺灌溉處理與豐水對照在淺層土壤的含水量差異最大,且隨土層深度增加而減小。0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8m 土層的水分差異分別處于27%～45.2%,10.4%～32.3%,5.4%～18.7%和3.7%～12.4%之間。此外,土壤水分變異程度隨土層深度增加而減小。不同時期、不同深度的土壤水分與相應時期干物質量均有顯著相關性,0～0.2、0.2～0.4m 土層的擬合度R2最高,全生育期不同土層水分與產量的關系擬合度R2隨土層深度增加而下降,則0～0.4m為適宜的水分虧缺診斷深度。結合控制灌溉模式的田間水分控制標準,研究確定了在0～0.2m和0.2～0.4m的相對土壤體積含水量的灌水下限分別為76%,85%。該結果為土壤傳感器監(jiān)n,土壤水分并診斷水稻水分虧缺提供了技術支撐。本研究比較了水稻葉片尺度指標在不同葉位上對水分虧缺的響應,分析了葉片尺度指標以及冠層水分光譜指數水稻水分狀況的關系。結果表明,葉片氣孔導度、凈光合速率、蒸騰速率的變化規(guī)律總體表現為:W1W2W3,葉—氣溫差的規(guī)律表現為:W3W2W1。在灌漿后期,由于嚴重干旱對水稻生育期有一定延緩作用,W1處理下的水稻凈光合速率、蒸騰速率高于W2處理。不同葉位上的指標對水分虧缺的敏感程度中,頂1葉(L1)最為敏感,頂2葉(L2)次之,頂3葉(L3)最差。葉片尺度指標在全生育期的處理間變異程度以葉—氣溫差最大,氣孔導度次之。不同生育階段、不同葉位上的指標與冠層相對含水量(CRWC)、冠層含水量(CWC)、冠層等效水厚度(CEWT)均有不同程度的相關性,其中與CWC的關系最密切,在各葉位中以L1和L2上的指標能較好反演冠層水分狀況,而葉片尺度指標中的蒸騰速率、葉—氣溫差最能反映CWC。葉片尺度指標的CWSI值的大小規(guī)律為:葉—氣溫差氣孔導度蒸騰速率凈光合速率,若以輕旱處理CWSI作為受到水分虧缺時的臨界值,葉氣溫差、氣孔導度、蒸騰速率、凈光合速率的CWSI分別為0.42、0.32、0.17、0.12。綜合來看,采用L1的葉—氣溫差診斷水稻水分虧缺較為適宜。已有冠層水分光譜指數以監(jiān)測CWC的效果最好,CEWT次之,CRWC最差,而選擇近紅外(NIR)和短波紅外(SWIR)建立的歸一化型水分指數監(jiān)測水分狀況的效果更優(yōu),但實際應用中利用葉—氣溫差診斷水稻水分狀況比冠層光譜更加精確、穩(wěn)定。
【學位單位】：南京農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：S511;S274
【部分圖文】：

Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ逡逑２材料與方法逡逑２．１試驗設計逡逑本試驗于２０１６年５－１０月在江蘇省如皋市國家信息農業(yè)工程技術研宄中心實驗基逡逑地開展，供試品種為寧粳４號。該項試驗在水泥池田塊進行，試驗田塊的土壤類型為逡逑黃黏土，耕層土壤中含有機質２７．５ｇｋｇ“、全氮１．８９ｇｋｇ人堿解氮８９．６ｍｇｋｇ＇速效磷逡逑３６．５１１＾１＾人速效鉀ｌＯｌ．Ｏｍｇｋｇ人試驗共３個處理，以水分占土壤體積飽和含水量的逡逑百分比對水稻設計三個水分梯度處理，即豐水處理（保持淺水層水位ｌ－３ｃｍ）邋Ｗ１為逡逑１８逡逑

２．２不同土壤水分處理下水稻水分狀況的變化特征逡逑２．２．１不同土壤水分處理下水稻冠層水分指標變化動態(tài)逡逑根據圖３－２，水稻在剛受到水分脅迫后不久，由于脅迫時間不長，期間給小區(qū)補逡逑水的原因，Ｗｌ、Ｗ２、Ｗ３處理間冠層相對含水量（ＣＷＲＣ）沒有發(fā)生差異。水稻ＣＷＲＣ逡逑在孕穗至乳熟初期處理間變化規(guī)律表現為Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３。嚴重干旱影響了水稻的成熟逡逑進程，導致乳熟后期處理Ｗ３的ＣＷＲＣ高于Ｗ２。隨著生育期推進，脅迫時間加長，逡逑Ｗ２、Ｗ３處理的ＣＷＲＣ急劇下降，分別比上一階段下降了邋１６．２％、１７．８％。這可能是逡逑由于葉片此時的生理活動較強，因干旱體內束縛水減少，卻使其吸水能力增強。但進逡逑入抽穗期，Ｗｌ、Ｗ２、Ｗ３處理間水稻ＣＷＲＣ開始升高，較前一階段分別增加了邋１０．１％、逡逑１９％、１２．７％，之后Ｗｌ、Ｗ２基本保持不變，而Ｗ３繼續(xù)升高后保持平穩(wěn)，表明水稻逡逑葉片經過長時間干旱后，為了增強保水性葉片內束縛水含量有所增加，同時吸水能力逡逑較上一階段減弱。在灌漿期

長期的土壤水分脅迫影響著整個生育期水稻的冠層水分狀況，灌漿期由于植株衰逡逑老以及前期水分脅迫的疊加作用，其水分虧缺指數ＣＷＳＩ的變化不大。水分處理從拔逡逑節(jié)期開始，圖３－３是水稻需水敏感期（拔節(jié)至開花期）的ＣＷＳＩ的作物水分虧缺程度逡逑變化規(guī)律。逡逑水稻冠層相對含水量（ＣＲＷＣ）、冠層含水量（ＣＷＣ）和冠層等效水厚度（ＣＥＷＴ）逡逑在重旱Ｗ３下的ＣＷＳＩ高于輕旱Ｗ２，在不同生育階段的ＣＷＳＩ不同。在拔節(jié)至開花逡逑期，ＣＲＷＣ與ＣＷＣ呈先上升后下降的趨勢，而ＣＥＷＴ在前期較小后期變大，主要是逡逑由于Ｗ２、Ｗ３處理下的葉面積較對照Ｗ１減少較多的原因造成。在這期間，ＣＲＷＣ逡逑在Ｗ２、Ｗ３處理下最高的ＣＷＳＩ分別為０．１０、０．１２；邋ＣＷＣ在Ｗ２、Ｗ３處理下最高的逡逑ＣＷＳＩ分別為０．０２、０．０４；邋ＣＥＷＴ在Ｗ２、Ｗ３處理下最高的ＣＷＳＩ分別為０．０４、０．０５。逡逑由此表明，水稻作為“半水生性”植物，對水旱具有雙重適應性，無論輕旱或重旱對冠逡逑層水分指標ＣＷＳＩ的影響僅在０．１左右，但當葉片內含水量降低時，水稻必須立即補逡逑水。逡逑0Ｊｔｒ邐°－Ｗ［邋＾Ｗ２邋，邐？邐Ｈ邋＋Ｗ２逡逑ｌｉ

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本文編號：2832801