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叶片水势感应节水灌溉装置与蚕豆花期缺水补偿效应用研究

作　者: 周海莲
导　师: 王根轩
学　校: 浙江大学
专　业: 生态学
关键词: 水分亏缺补偿效应节水农业自动灌溉控制
分类号: S643.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在全球水资源日益紧张的局势下,在灌溉水利用效率普遍底下背景下,深入研究作物节水机制,广泛发展节水灌溉技术和推广节水农业的意义十分重大,是农业可持续发展和经济、社会科学发展的重要保证。作物在遭受阈值范围内的土壤水分亏缺并且复水后,气孔导度、光合作用、生长速率和水分利用效率恢复到对照水平或者超过对照水平的现象叫做水分亏缺补偿或者超补偿效应。对作物水分亏缺补偿效应的理论研究结果可应用到调亏灌溉、根系分区干旱法灌溉等节水灌溉技术中。结合水分亏缺补偿效应原理和本小组的水稻干旱阈值研究结果,研制了一种自动灌溉方法和设计了一种自动灌溉控制系统:(1)通过红外感应水稻叶片膨压(水势)变化的自动灌溉控制系统,以缺水的水稻叶片进入和退出红外感应区为信号,经感应器探测控制实现灌溉水的自动出流和断流;(2)土壤水分饱和时,感应器和叶片的位置处于临界状态,灌溉系统的出水龙头处于关闭状态。临界位置设定包括感应器与叶尖之间的长度距离L和叶片夹与夹叶原位的垂直距离H;(3)干旱导致水稻处于生理缺水状态,叶片水势的下降、膨压降低导致叶片下降到感应器的探测范围内,控制系统控制水的自动出流;(4)根据土壤持水力和作物的需水要求,在达到作物需要的灌溉水流量时间自动断流,实现田间灌溉的自动化。该装置获得了实用新型专利一项,申报了国家发明专利一项;为研究双子叶作物的水分亏缺补偿效应及其干旱时间阈值,以期为后续亏缺补偿节水灌溉装置在双子叶作物上的推广应用,本实验以蚕豆为材料,从花期开始亏水处理,分别设计3天、6天、9天和12天的干旱时间,结果表明:(1)随着干旱时间的延长,蚕豆叶片的光合作用、蒸腾作用速率下降,水分利用效率提高;(2)干旱3天和6天后复水的处理组蚕豆叶片的光合作用速率表现出良好的超补偿效应,蒸腾作用速率比对照组低,水分利用效率高出对照组。干旱9天和12天的处理组蚕豆叶片的光合作用速率在复水后有恢复但是无补偿,蒸腾作用速率恢复甚至高于对照组,水分利用效率在复水后比对照组低。

全文目录

致谢  6-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
1 绪论  10-28
  1.1 水资源与农业用水  10-11
  1.2 农业灌溉管理与发展  11-12
  1.3 节水农业与节水灌溉  12-14
  1.4 基于植物生理特征的灌溉技术  14-20
    1.4.1 缺水生理指标与自动灌溉  15-17
    1.4.2 用于灌溉控制的一些植物生理指标及优缺点  17-20
  1.5 作物亏缺补偿效应与节水灌溉  20-28
    1.5.1 补偿与超补偿  20-22
    1.5.2 作物对水分亏缺的响应  22-24
    1.5.3 补偿效应与节水灌溉  24-28
2 科学问题及实验设计  28-31
  2.1 科学问题  28-29
  2.2 主要研究目的和研究内容  29-31
3 实验材料与方法  31-33
  3.1 实验材料  31
  3.2 栽培方式与处理  31-32
  3.3 测定项目  32
  3.4 自动灌溉装置研究方法  32
  3.5 数据分析  32-33
4 结果与分析  33-44
  4.1 自动灌溉装置的实现  33-40
    4.1.1 植物叶片电阻补偿节水灌溉控制系统  33-35
    4.1.2 红外感应自动灌溉系统  35-37
    4.1.3 红外感应自动灌溉装置的实现原理  37-38
    4.1.4 自动灌溉装置在盆栽水稻的试验结果  38-40
  4.2 蚕豆花期缺水补偿效应阈值研究  40-44
    4.2.1 干旱胁迫及复水对蚕豆光合作用速率的影响  40-41
    4.2.2 干旱胁迫及复水对蚕豆蒸腾作用速率的影响  41-42
    4.2.3 干旱胁迫及复水对蚕豆水分利用效率的影响  42-44
5 讨论  44-47
  5.1 缺水补偿效应的阈值研究和补偿节水灌溉  44
  5.2 基于植物生理指标的自动灌溉系统优缺点  44-45
  5.3 红外感应节水自动灌溉装置的优缺点及注意事项  45-46
  5.4 全球节水农业  46-47
参考文献  47-54
附录  54-55

叶片水势感应节水灌溉装置与蚕豆花期缺水补偿效应用研究

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