硕士学位论文-作物缺水诊断指标及灌溉控制指标的研究110p

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水资源短缺已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。 在中国水利水电科学研究院大兴灌溉试验站开展试验研究，采用国外先进的仪器自动监测作物的生理生态指标（茎直径变化、茎液流、叶面温度），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域值。主要研究结果如一下： （1）供水条件不同，对冬小麦、春玉米和夏大豆植株性状发育有明显影响，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3水与灌1水相比，植株增高8～10cm，穗粒数增加3～5粒；春玉米干物质量灌3水的比灌1水的多20～80g／m<'2>，植株增高10～20cm；夏人豆灌3水与不灌相比，植株增高2～10cm，干物质量增加20～60g／m<'2>。三种作物最终籽粒产量最高的不是灌水量最大的，说明适当的限量灌水能提高产量和水分生产率。 （2）冬小麦的需水关键期为拔节期和孕穗期；春玉米为拔节期和抽雄期；夏大豆为开花结荚期；因而保证这三种作物在这些阶段的水分要求，对它们的增产、增收具有十分重要的意义。冬小麦的黄熟期和夏大豆的苗期适度缺水可能增加产量。 （3）本次试验得到冬小麦土壤水分下限指标为：苗期和成熟期土壤水分下限为田间持水量的55％～60％，其它生育阶段为田持65％～70％。春玉米的土壤水分下限指标为：出苗到拔节为60％左右，拔节至抽雄为70％～80％，蜡熟到成熟期为60％左右。夏大豆土壤水分下限指标为：幼苗期60-65％，分枝和花芽分化期65-70％，结荚期70-80％。开花期宜干燥少雨。 （4）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。春玉米全生育期的最佳需水量为480mm，夏大豆为265mm，可用此指标指导灌水，既满足了春玉米、夏大豆的生长发育需求，又能发挥其生产潜力。 （5）小区试验结果表明，不同水分处理间的蒸腾速率在早上和傍晚差异不大，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，当土壤水分低于作物生长的适宜水分时，Tr的峰值有随着土壤水分的降低而提前的趋势。相同水分处理光合速率与蒸腾速率有着相似的日变化特征，但Pn峰值出现的时间稍早于Tr峰值出现的时间；气孔导度的日变化非常强烈，有时与蒸腾、光合的变化不同步，且规律性有时不太明显，气孔导度的峰值比光合、蒸腾的峰值来得早，随着土壤水分的降低其峰值有提前到来的趋势，不同时刻的气孔导度随着土壤水分的降低而降低。 （6）蒸腾速率、光合速率和气孔导度相互之间的增大或减小是同步的，它们之间有着密切的线性关系，气孔导度直接影响蒸腾速率和光合速率，三者之间呈极显著正相关。土壤水分是指标与蒸腾速率、光合速率、气孔导度呈显著或极显著正相关。 （7）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，Pn/Tr与土壤含水量的关系成二次抛物线形状，当冬小麦土壤含水量保持在20％左右的时候，光合利用效率最高。 （8）作物缺水指标CWSI和冠层-空气温差（Tc-Ta）是利用冠层温度评价作物水分状况的重要方法。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14：00前后达到最大值；中午12：00～14：00时段冠气温差反应冬小麦的供水状况最具代表性；冬小麦适宜水分处理的冠气温差阈值为-1.5℃＜△T＜1.3℃；春玉米为-0.6℃＜△T＜0.3℃；夏大豆为-1.2℃＜△T＜0.8℃。冬小麦、春玉米和夏大豆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0.18～0.23范围为冬小麦的最优供水标准；春玉米CWSI阈值为0.45～0.48；夏大豆CWSI阈值为0.55～0.65。 （9）小区试验结果表明：植株茎膨胀或收缩与作物体内的水分状况有密切的关系。茎直径变化量能灵敏、实时、准确的反映植株体内的水分状况，与其他水分诊断方法相比，茎直径微变化法具有简便、稳定、无损、连续监测和自动记录的特点。