基于植—气温差的水稻水分状况监测技术研究

摘要

作物水分状况的无损实时监测是现代农业生产领域的一项关键技术，对于作物精确灌溉和节水生产具有极其重要的意义。本研究通过实施不同年份、不同品种和不同土壤水分处理的池栽试验，系统分析了不同土壤水分处理下水稻的生长发育特征，探明了叶—气温差与叶片含水率的定量关系，构建了基于冠—气温差的水稻水分状况监测模型，为作物生长的无损监测和智能诊断提供了理论依据和关键技术。
　　 基于池栽试验条件，研究了不同土壤水分处理对水稻生长特征、产量及水分生产率的影响。结果表明，株高、节间长度、穗长、一次和二次枝梗数在不同处理间表现为:W4＞W3＞W2＞W1。生长前期，两品种各水分处理间不同叶位叶片的SPAD值大小顺序均表现为:顶3叶＞顶2叶＞剑叶;至灌浆期，剑叶SPAD值高于其他叶位叶片。轻度水分胁迫具有处理间最大的叶片气孔导度、蒸腾速率、光合速率等光合指标值，灌浆初期叶位间的各光合指标表现为:剑叶＞顶2叶＞顶3叶，其他生育期规律不显著。地上部干物质积累量与土壤含水梯度也表现出显著正相关，各处理间差异随生育进程的推进而逐渐增大。与对照处理相比，武香粳14的W1、W2和W3处理产量分别减少61.14％和29.13％，增加0.96％，两优培九分别减少64.11％和28.76％，增加2.08％;武香粳14的W1、W2和W3处理水分生产率分别减少10.69％，增加1.53％和21.15％，两优培九的水分生产率分别减少16.39％，增加2.46％和22.13％。研究结果为水稻水分精确管理和节水生产提供了技术支撑。
　　 研究了水稻叶片含水率和叶—气温差的变化特征，分析了不同生育期的气孔导度、蒸腾速率以及叶片含水率与相应叶片叶—气温差的关系。不同土壤水分处理下，水稻相同叶位的叶片含水率与土壤水分处理梯度呈正相关关系，即W1＜W2＜W3＜W4，叶—气温差值与土壤含水量梯度呈负相关关系，全生育期水稻叶—气温差呈上升趋势。全生育期来看，水稻的气孔导度、蒸腾速率及叶片含水率与叶—气温差负相关，R2均在0.50以上。
　　 本研究阐明了不同土壤水分处理下的水稻植株和叶层含水率、叶面积指数、多角度冠—气温差的动态变化特征，并分析了影响冠—气温差的主要影响因子及其与植株和叶层含水率的相关关系。水稻植株和叶层含水率随土壤水分处理梯度的增加而增加，抽穗期武香粳14轻度水分胁迫和两优培九的W4处理具有最大的叶面积指数;大气温湿度、光强和叶面积指数均为水稻冠—气温差的影响因子，其中大气温度与其呈显著负相关。水稻的冠—气温差值随生育进程推进而逐渐增大，2个角度的冠—气温差与植株含水率和叶层含水率都具有较好的相关性，R2值均达到0.60以上。表明冠—气温差值可以用于水稻植株水分状况的实时监测。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述与立题依据

1 研究背景

2 红外测温技术简介

2．1 红外测温技术的发展历程

2．2 红外测温技术的理论基础

2．3 红外测温技术的特点

3 国内外研究进展

3．1 土壤水分对水稻形态及生理特征的影响

3．2 土壤水分对水稻产量及水分生产率的影响

3．3 叶—气温差与水稻叶片含水率的相关关系

3．4 冠—气温差与水稻植株水分状况的相关关系

4 存在的问题与不足

5 本研究的目的与意义

参考文献

第二章 技术路线与研究方法

1 研究思路与技术路线

2 材料与方法

2．1 试验设计

2．2 水分控制和耗水量的计算

2．3 取样方法和测量时间

2．4 测量项目和计算方法

2．5 数据分析

参考文献

第三章 土壤水分胁迫对水稻生长特征及产量的影响

1 材料与方法

1．1 试验设计

1．2 水分控制和耗水量的计算

1．3 取样方法和测量时间

1．4 测量项目和计算方法

1．5 数据分析

2 结果与分析

2．1 不同水分处理对水稻形态的影响

2．2 不同水分处理对水稻叶绿素含量和光合特性的影响

2．3 不同水分处理对水稻地上部干物质积累的影响

2．4 不同水分处理对水稻产量的影响

2．5 不同水分处理对水稻水分生产率的影响

3 小结和讨论

参考文献

第四章 叶—气温差与水稻叶片水分指标的关系及变化特征研究

1 材料与方法

1．1 试验设计

1．2 水分控制

1．3 取样方法、测量时间、测量项目和数据分析

1．4 测量项目和计算方法

1．5 数据分析

2 结果与分析

2．1 不同土壤水分处理下水稻叶片含水率变化特征

2．2 不同土壤水分处理下水稻叶—气温差变化特征

2．3 大气温湿度与叶—气温差的关系

2．4 叶—气温差与水稻叶片气孔导度及蒸腾速率的关系

2．5 叶—气温差与水稻叶片含水率的关系

3 小结与讨论

参考文献

第五章 冠—气温差与水稻植株水分状况的定量关系

1 材料与方法

1．1 试验设计

1．2 水分控制

1．3 取样方法和测量时间

1．4 测量项目和计算方法

1．5 数据分析

2 结果与分析

2．1 不同土壤水分处理下水稻含水率动态变化特征

2．2 不同土壤水分处理对水稻群体叶面积指数的影响

2．3 水稻冠—气温差的变化特征

2．4 冠—气温差与水稻植株水分状况的关系

2．5 模型的测试与检验

3 小结与讨论

参考文献

第六章 讨论与结论

1 讨论

1．1 土壤水分与水稻生长及产量的关系

1．2 叶—气温差与叶片含水率的定量关系

1．3 冠—气温差与水稻植株水分状况的定量关系

2 本研究的特色与创新

3 今后的研究设想

4 结论

参考文献

附录

致谢