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华北平原水分胁迫对小麦玉米生理生态指标的影响

作　者: 周颖
导　师: 施坰林；刘钰
学　校: 甘肃农业大学
专　业: 农业水土工程
关键词: 冬小麦夏玉米冠气温差叶面积指数蒸腾速率光合速率作物水分胁迫指数
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

我国是一个农业大国,农业用水量占到总用水量的70%,灌溉用水又是农业用水的大户,但是灌溉用水的水分利用效率非常低。目前水资源的短缺己成为我国农业发展的主要制约因素,发展节水农业势在必行,进行作物缺水诊断指标及灌溉控制指标的试验研究以确保灌溉的适时适量是减少水资源浪费、发展可持续农业、合理管理水资源的根本途径之一。本试验采用国外先进的仪器自动监测作物的生理生态指标,结合冠层表面温度、土壤水分、光合速率、蒸腾速率、气孔导度的观测,分析各类指标反映作物缺水状况的能力和敏感性;建立不同作物土壤水分指标和生理生态指标与水分亏缺程度的关系;根据水分信息的监测、采集方式和缺水诊断指标的敏感性、稳定性,确定主要作物的灌溉控制指标及其阈值。主要研究结果如下:1.供水条件不同,对冬小麦、夏玉米植株性状有明显的影响,作物所能达到的株高和叶面积指数随着灌水次数的增加而增加。冬小麦灌1水与灌2水相比,干物质、株高、穗粒数以及最终质量是T3最大,T1次之,而T2的各个数据显示为最小,说明适当的限量灌水能提高作物产量和水分利用率。而夏玉米灌2水的T1分别比灌1水(T2,T3)的植株增高9-11cm,干物质增加40-60g/株,产量增加100-200kg/hm~2。2.从小麦的试验结果来看,适当的限量灌水能提高产量和水分生产率,并不是灌水越多产量就越高。通过对土壤供水能力和作物生长关系的研究,在灌足底墒水的前提下,只在小麦关键生育期(拔节、孕穗、扬花期)灌水,既能获得一定的子粒产量,又可节约水资源。而夏玉米在拔节和抽穗期灌水,耗水量越多的获得的产量越大。3.不同水分处理的蒸腾速率(Tr)在早上和傍晚差异并不大,各处理间Tr的差异在14:00左右达到最大,不同时刻的Tr都有随着土壤水分的降低而降低的趋势。相同水分处理净光合速率(Pn)与蒸腾速率有着相似的日变化特征,一天中光合速率最强出现在上午的9点到11点,中午作物会进入到一个“午休”状态,随后逐渐降低。气孔导度(Gs)的日变化非常强烈,有时与蒸腾、光合的变化不同步,且规律性不太明显,气孔导度比光合、蒸腾最先达到峰值,不同时刻的气孔导度随着土壤水分的降低而降低。4.净光合速率Pn与蒸腾速率Tr的比值相当于叶片水平的水分利用效率,小麦的拔节-灌浆期的叶片的水分利用效率达到最大,因为这一时期生长最旺盛。5.蒸腾速率(Tr)、净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)相互之间的增大或减小是同步的,气孔导度直接影响作物的蒸腾速率和光合速率,三者之间呈极显著正相关。土壤水分指标与蒸腾速率、净光合速率、气孔导度呈显著或极显著正相关。6.作物水分胁迫指数CWSI和冠气温差(Tc-Ta)是利用冠层温度评价作物水分状况的重要方法。而作物的冠层温度和冠气温差都有明显的日变化过程,其中冠层温度在12:00-14:00达到最大值;中午14:00的冠气温差反应冬小麦的水分状况最具代表性。冬小麦、夏玉米在旺盛生长期间的水分胁迫指数平均值与最终籽粒产量的关系是一种非线性的关系,平均水分胁迫指数在0.1-0.23范围为冬小麦的最优供水标准,但是用CWSI来评价夏玉米的水分状况和产量情况并不能达到理想的状况。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
引言  10-11
第一章文献综述  11-20
  1.1 节水农业发展的现状  11
  1.2 作物水分与产量的关系研究  11-12
  1.3 作物水分与株高、叶面积的研究  12
  1.4 作物冠层温度的研究  12-15
    1.4.1 作物冠层温度的研究进展  12-13
    1.4.2 冠层温度与作物水分状况关系研究  13-14
    1.4.3 冠层温度与作物的产量关系的研究进展  14
    1.4.4 冠层温度研究中的不足  14-15
  1.5 作物冠气温差的研究  15-16
    1.5.1 冠气温差的研究进展  15-16
    1.5.2 冠气温差研究中存在的问题  16
  1.6 作物的光合蒸腾及水分的关系研究  16-17
  1.7 遥感、红外技术的发展  17-19
  1.8 本研究的目的与意义  19-20
第二章试验材料与方法  20-28
  2.1 试验区概况  20
  2.2 试验设计  20-22
  2.3 试验观测内容与方法  22-25
  2.4 作物生育期内各气象要素变化过程  25-28
第三章冬小麦水分及与其相关关系因素的研究  28-48
  3.1 冬小麦的生长动态分析  28-31
    3.1.1 不同水分处理冬小麦主要生育期的株高的变化特征  28
    3.1.2 不同水分处理冬小麦主要生育期的叶面积指数LAI 的变化特征  28-29
    3.1.3 不同土壤水分状况对小麦干物质积累的影响  29-30
    3.1.4 不同水分状况对小麦产量构成要素的影响  30-31
  3.2 冬小麦生理生态指标  31-35
    3.2.1 光合作用速率Pn 在其整个生育期内的变化过程  31
    3.2.2 蒸腾速率Tr 在其整个生育期内的变化过程  31-32
    3.2.3 小麦气孔导度Gs 的日变化过程  32-34
    3.2.4 土壤水分与光合速率Pn、蒸腾速率Tr 及气孔导度Gs 之间的关系  34
    3.2.5 叶片的水分利用效率 Pn/Tr  34-35
  3.3 冬小麦冠层温度-气温差的分析  35-46
    3.3.1 小麦生育期内的冠层，冠气温差的日变化规律  35-36
    3.3.2 冬小麦冠气温差的影响因素分析  36-41
      3.3.2.1 不同水分处理冬小麦主要生育期土壤体积含水率的变化特征  37
      3.3.2.2 土壤体积含水率对冬小麦冠气温差影响的相关分析  37-41
    3.3.3 叶面积指数LAI 与冬小麦主要生育期冠气温差的相关关系  41-42
    3.3.4 不同水分处理的冬小麦水分利用效率(WUE)  42-44
    3.3.5 冬小麦主要生育期内冠气温差与水分利用效率和产量的关系  44-45
    3.3.6 作物水分胁迫指数CWSI  45-46
  3.4 本章小结  46-48
第四章夏玉米水分及与其相关关系因素的研究  48-61
  4.1 夏玉米土壤含水率对植株性状及耗水量影响  48-53
    4.1.1 不同处理对作物不同生育阶段的株高和叶面积的影响  48
    4.1.2 不同水分对夏玉米的最终产量的影响  48-51
    4.1.3 夏玉米的耗水规律  51-53
  4.2 光合速率、蒸腾速率及气孔导度与作物水分间的关系  53-57
    4.2.1 光合速率(Pn)的日变化规律  53-54
    4.2.2 蒸腾速率(Tr)的日变化规律  54-55
    4.2.3 气孔导度(Gs)的日变化规律  55-57
    4.2.4 光合速率Pn、蒸腾速率Tr 及气孔导度Gs 间的关系  57
  4.3 夏玉米冠层温度指标  57-59
    4.3.1 冠层温度、冠气温差的日变化规律  57-59
    4.3.2 水分胁迫指数(CWSI)与作物产量的关系  59
  4.4 本章小结  59-61
第五章结论  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 不足与展望  62-63
    5.2.1 不足之处  62
    5.2.2 对未来的展望  62-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
作者简介  68-69
导师简介  69-70

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