【摘要】：麥棉套作是我國(guó)糧棉主產(chǎn)區(qū)的重要種植方式之一,在我國(guó)江漢平原地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。然而,江漢平原4-5月份連陰雨天氣頻發(fā),該時(shí)期正值該區(qū)小麥產(chǎn)量形成關(guān)鍵期,小麥中后期降雨過多造成的澇漬綜合脅迫是長(zhǎng)江中下游地區(qū)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要限制因子。同時(shí),江漢平原7-8月份熱、澇相隨天氣發(fā)生頻率也較高,該時(shí)期正值該區(qū)棉花產(chǎn)量形成關(guān)鍵期,澇漬和高溫交織在一起常造成花鈴期棉花蕾鈴脫落嚴(yán)重,減產(chǎn)嚴(yán)重。因此,澇漬災(zāi)害脅迫嚴(yán)重影響麥棉兩熟雙高產(chǎn)栽培模式在江漢平原的發(fā)展。本文分析孕穗期和灌漿期單澇、淺地下水埋深和澇漬相隨脅迫對(duì)小麥生理指標(biāo)的影響以及花鈴期高溫澇害脅迫對(duì)棉花形態(tài)、生理指標(biāo)的影響,探尋出對(duì)澇漬脅迫敏感的指示性指標(biāo)；量化分析不同形式澇漬和不同生育期發(fā)生澇漬的減產(chǎn)作用,在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的排水指標(biāo)；利用高光譜分辨率高、反應(yīng)靈敏的優(yōu)點(diǎn),研究小麥、棉花遭受澇漬脅迫后光譜反射率動(dòng)態(tài)變化及其與生理生態(tài)參數(shù)的關(guān)系。該研究有助于長(zhǎng)江中下游平原地區(qū)麥棉兩熟雙高產(chǎn)栽培模式的科學(xué)發(fā)展,同時(shí)為麥田、棉田的科學(xué)排水提供理論基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果和結(jié)論如下：1、澇漬脅迫下小麥、棉花高光譜特征及其與生理參數(shù)動(dòng)態(tài)關(guān)系研究當(dāng)漬害(地下水位為Ocm、 20cm)持續(xù)17d左右,小麥冠層光譜藍(lán)紫光波段與紅光波段形成的兩個(gè)吸收谷處的反射率升高,兩個(gè)反射谷變得平坦,而兩個(gè)吸收谷之間的反射峰變陡,且地下水埋深越淺,持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),兩吸收谷的反射率升高越多,吸收谷越平坦。漬害使紅光吸收降低,紅邊位置藍(lán)移,且地下水埋深越淺,持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),藍(lán)移越明顯。選用一元二次曲線模型來模擬廚與漬害脅迫下小麥旗葉Chla、 Chlb、 Chl(a+b)含量之間的關(guān)系,該模型可以作為估算漬害小麥旗葉葉綠素含量的高光譜估算模型。選取紅邊位置、紅邊峰度、紅邊偏度3個(gè)特征因子作為網(wǎng)絡(luò)輸入層建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型估算漬害下小麥Chla、Chlb、Chl(a+b)含量,建立的模型其決定系數(shù)分別為0.8425、0.7002、0.8508�；ㄢ徠跐澈Πl(fā)生后,棉花倒4葉光譜中綠光波段的反射峰變陡,近紅外短波段范圍的反射率升高,且澇害程度越重,即澇害天數(shù)持續(xù)越長(zhǎng),綠光波段的反射峰越陡,近紅外短波段范圍的反射率越高。澇害棉花葉片一階導(dǎo)數(shù)光譜在680-760nm范圍內(nèi)具有明顯的“單峰”現(xiàn)象,隨著澇害天數(shù)的延長(zhǎng),680-710 nm 一階導(dǎo)數(shù)光譜值變大,而710-760 nm一階導(dǎo)數(shù)光譜值變小�；ㄢ徠跐澈κ辜t光吸收降低,紅邊位置藍(lán)移,花鈴期澇害持續(xù)9d時(shí)棉花紅邊位置向短波方向移動(dòng)了4-5nm�；ㄢ徠跐澈κ姑藁ǖ�4葉紅邊面積增大,到澇害6d時(shí)紅邊面積達(dá)到最大,此時(shí)紅邊面積為0.4842-0.4893；澇害6d后如澇害脅迫繼續(xù),紅邊面積呈現(xiàn)下降趨勢(shì),澇害9d時(shí)紅邊面積為0.4592-0.4747。以與澇害脅迫時(shí)棉花生理指標(biāo)顯著相關(guān)的紅邊參數(shù)為自變量,采用逐步回歸法建立模型用于估算澇害棉花生理指標(biāo)值,該可以作為估算澇害棉花葉片生理參數(shù)的高光譜估算模型。選取紅邊幅度、紅邊位置、紅邊面積、紅邊峰度、紅邊偏度5個(gè)特征因子作為網(wǎng)絡(luò)輸入層建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型估算花鈴期澇害脅迫下棉花倒4葉SPAD、 Pn、 Gs、 Ci、 Ti、Fv/Fo、 Fv/Fm、 FPS Ⅱ、 ETR、 qP、 NPQ,建立的模型能較好澇害脅迫下棉花倒4葉生理參數(shù),其決定系數(shù)分別為0.984、0.985、0.951、0.929、0.983、0.958、0.977、0.959、0.967、0.919、0.964。2、小麥對(duì)不同形式澇漬的響應(yīng)及排水指標(biāo)確定孕穗期和灌漿期遭受澇害后,CAT活性在旗葉、根系、灌漿期幼穗中的變化趨勢(shì)均是先升高后降低,除孕穗期根系在漬澇15 d時(shí)達(dá)到最大,其余部位均是漬澇10 d時(shí)達(dá)到最大,在孕穗期幼穗中的變化趨勢(shì)是隨著漬澇程度的加劇,其活性持續(xù)升高；除孕穗期幼穗、灌漿期根系外,其余部位POD活性的變化趨勢(shì)是持續(xù)增加,且漬澇程度愈重,其增加幅度愈大,在孕穗期幼穗中的活性恰恰相反,在灌漿期根系中的變化趨勢(shì)是先降低后升高,漬澇l0 d時(shí)降到最低；旗葉、根系和幼穗中SOD活性降低,且漬澇程度愈重,其降低幅度愈大。小麥孕穗期、灌漿期0cm、20cmm地下水位持續(xù)3d時(shí)旗葉中MDA含量就顯著升高,可溶性蛋白含量顯著降低,可溶性糖含量顯著升高；孕穗期Ocm、 20cm地下水位持續(xù)3d時(shí)、灌漿期持續(xù)7d時(shí)旗葉中POD活性顯著升高；孕穗期、灌漿期0cmm地下水位持續(xù)3d、20cm地下水位持續(xù)7d時(shí)旗葉中SOD活性顯著降低；孕穗期、灌漿期0cm地下水位持續(xù)9d,Pn、 Gs、 Ci和Tr顯著降低；孕穗期20cmm地下水位持續(xù)9d時(shí)只有Gs顯著降低,到持續(xù)15d時(shí)Pn、Ci和Tr才顯著降低,而灌漿期持續(xù)9d時(shí)Pn、 Gs和Tr顯著降低,而到15d時(shí)Ci才顯著降低；孕穗期0cm地下水位持續(xù)15d左右、灌漿期持續(xù)10d左右,Fv/Fm、 FPS Ⅱ qP和ETR顯著降低,而NPQ顯著升高。孕穗期、灌漿期小麥遭受單澇后減產(chǎn)嚴(yán)重,澇害5、10、15和20 d 4個(gè)處理實(shí)際產(chǎn)量分別比對(duì)照(CK)減少了18.4%、45.5%、63.9%、85.5%和7.6%、17.8%、43.7%、70.2%,若以小麥減產(chǎn)15%作為田間排澇標(biāo)準(zhǔn),孕穗期、灌漿期能承受的漬澇時(shí)間為3.6、6.4 d；孕穗期、灌漿期0cm地下水位持續(xù)18d時(shí)分別減產(chǎn)44.77%、67.73%,20cmm地下水位持續(xù)18d時(shí)分別減產(chǎn)17.30%、33.69%,40cm地下水位持續(xù)18d時(shí)分別減產(chǎn)10.45%、10.34%,建議小麥孕穗期和灌漿期地下水位維持在50cm左右；澇漬相隨災(zāi)害使小麥減產(chǎn)嚴(yán)重,其中受澇對(duì)產(chǎn)量的影響大于漬,若以小麥減產(chǎn)15%(即Ry為85%)作為排水標(biāo)準(zhǔn),小麥花后的澇漬綜合排水控制指標(biāo)應(yīng)取SFEW50為275.6-283.6cm.d。3、花鈴期高溫澇害對(duì)棉花形態(tài)及生理的影響及排水指標(biāo)確定常溫時(shí)澇害6 d棉花葉片Chla、 Chl(a+b)含量顯著降低,而高溫時(shí)澇害3d棉花葉片Chla顯著降低,澇害6d棉花葉片Chl(a+b)顯著降低；澇害脅迫對(duì)Chlb含量影響不顯著,而高溫3d棉花葉片Chlb含量就顯著增加。高溫、常溫澇害3d葉片MDA含量均顯著上升,高溫、澇害交互效應(yīng)對(duì)棉花葉片MDA含量影響不顯著。澇害3d時(shí)棉花葉片POD活性顯著增加,高溫9d時(shí)棉花葉片POD活性才顯著升高。常溫或高溫時(shí)使棉花葉片SOD活性顯著下降的澇害天數(shù)為9d,使可溶性糖顯著升高、可溶性蛋白顯著降低的澇害天數(shù)均為3d。澇害棉花葉片可溶性糖含量、過氧化物酶活性以及單株蕾鈴脫落率可作為關(guān)鍵性指標(biāo)用于指示、監(jiān)測(cè)棉花受澇害脅迫水平�；ㄢ徠诿藁ㄔ馐軡澈�,8月15日其伏桃構(gòu)成比例變化不大,而單株小鈴和單株蕾構(gòu)成比例顯著下降(澇害3d蕾數(shù)下降不顯著除外),單株蕾鈴脫落數(shù)顯著增加；9月15日棉花總桃數(shù)顯著降低,其中較輕澇害(6d以內(nèi))使棉花吐絮桃和青桃數(shù)顯著降低,重澇(9d及以上)使棉花大鈴提前吐絮,早期吐絮桃增加,棉花出現(xiàn)嚴(yán)重早衰。高溫、澇脅迫及其交互效應(yīng)均使棉花產(chǎn)量顯著下降,其影響順序?yàn)椋簼澈?高溫脅迫澇脅迫高溫脅迫�；ㄢ徠诿藁ㄈ缬鰪�(qiáng)降雨過程發(fā)生澇害，，如需控制棉花減產(chǎn)在20%以內(nèi),如果澇害過程未出現(xiàn)高溫?zé)岷?4.2 d內(nèi)需排除田面積水,如果澇害過程出現(xiàn)4 d的高溫?zé)岷?3.4 d內(nèi)需排除田面積水,田間澇水排除后需在3 d內(nèi)將地下水位降到80cm以下。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S562

【參考文獻(xiàn)】

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