水稻水分状况诊断及灌溉调控研究

发布时间：2020-10-08 21:48

　　水稻水分状况的诊断以及田间灌溉决策研究对稻田水分的科学调度和精确管理具有极其重要的意义。本研究以宁粳4号为试验材料,通过实施不同土壤水分处理的池栽试验,系统分析了土壤水分对水稻生长发育的影响,基于土壤水分提出适宜的诊断土层并进行了调控,采用叶片尺度指标和冠层水分光谱指数反演水稻水分状况,进而综合判断评价指标的诊断效果差异,以期对水稻水分亏缺的诊断和调控提出最佳手段与方案,为土壤水分传感器的研发提供理论参考。基于池栽试验条件,研究土壤水分胁迫对水稻地上部干物质及产量的影响,探明适宜的土壤水分诊断土层并进行调控。结果表明,土壤水分胁迫影响了水稻各器官干物质累积量,轻旱和重旱处理下的水稻产量较丰水处理分别减产17.1%和24%。水稻水分状况随土壤水分降低而降低,在全生育期冠层相对含水量(CRWC)先下降后上升,在灌浆初期呈急剧下降的趋势,冠层含水量(CWC)与冠层等效水厚度(CEWT)呈不断下降的趋势。根据冠层水分指标与干物质变化的关系,CWC与干物质关系最密切。冠层水分指标的CWSI仅在0.1左右,水稻对干旱适应性较弱,一旦下降必须补水。亏缺灌溉处理与丰水对照在浅层土壤的含水量差异最大,且随土层深度增加而减小。0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8m 土层的水分差异分别处于27%～45.2%,10.4%～32.3%,5.4%～18.7%和3.7%～12.4%之间。此外,土壤水分变异程度随土层深度增加而减小。不同时期、不同深度的土壤水分与相应时期干物质量均有显著相关性,0～0.2、0.2～0.4m 土层的拟合度R2最高,全生育期不同土层水分与产量的关系拟合度R2随土层深度增加而下降,则0～0.4m为适宜的水分亏缺诊断深度。结合控制灌溉模式的田间水分控制标准,研究确定了在0～0.2m和0.2～0.4m的相对土壤体积含水量的灌水下限分别为76%,85%。该结果为土壤传感器监n,土壤水分并诊断水稻水分亏缺提供了技术支撑。本研究比较了水稻叶片尺度指标在不同叶位上对水分亏缺的响应,分析了叶片尺度指标以及冠层水分光谱指数水稻水分状况的关系。结果表明,叶片气孔导度、净光合速率、蒸腾速率的变化规律总体表现为:W1W2W3,叶—气温差的规律表现为:W3W2W1。在灌浆后期,由于严重干旱对水稻生育期有一定延缓作用,W1处理下的水稻净光合速率、蒸腾速率高于W2处理。不同叶位上的指标对水分亏缺的敏感程度中,顶1叶(L1)最为敏感,顶2叶(L2)次之,顶3叶(L3)最差。叶片尺度指标在全生育期的处理间变异程度以叶—气温差最大,气孔导度次之。不同生育阶段、不同叶位上的指标与冠层相对含水量(CRWC)、冠层含水量(CWC)、冠层等效水厚度(CEWT)均有不同程度的相关性,其中与CWC的关系最密切,在各叶位中以L1和L2上的指标能较好反演冠层水分状况,而叶片尺度指标中的蒸腾速率、叶—气温差最能反映CWC。叶片尺度指标的CWSI值的大小规律为:叶—气温差气孔导度蒸腾速率净光合速率,若以轻旱处理CWSI作为受到水分亏缺时的临界值,叶气温差、气孔导度、蒸腾速率、净光合速率的CWSI分别为0.42、0.32、0.17、0.12。综合来看,采用L1的叶—气温差诊断水稻水分亏缺较为适宜。已有冠层水分光谱指数以监测CWC的效果最好,CEWT次之,CRWC最差,而选择近红外(NIR)和短波红外(SWIR)建立的归一化型水分指数监测水分状况的效果更优,但实际应用中利用叶—气温差诊断水稻水分状况比冠层光谱更加精确、稳定。
【学位单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S511;S274
【部分图文】：

技术路线图,信息农业,如皋市,泥池

Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ逡逑２材料与方法逡逑２．１试验设计逡逑本试验于２０１６年５－１０月在江苏省如皋市国家信息农业工程技术研宄中心实验基逡逑地开展，供试品种为宁粳４号。该项试验在水泥池田块进行，试验田块的土壤类型为逡逑黄黏土，耕层土壤中含有机质２７．５ｇｋｇ“、全氮１．８９ｇｋｇ人碱解氮８９．６ｍｇｋｇ＇速效磷逡逑３６．５１１＾１＾人速效钾ｌＯｌ．Ｏｍｇｋｇ人试验共３个处理，以水分占土壤体积饱和含水量的逡逑百分比对水稻设计三个水分梯度处理，即丰水处理（保持浅水层水位ｌ－３ｃｍ）邋Ｗ１为逡逑１８逡逑

水分指标,水分处理,动态,水稻

２．２不同土壤水分处理下水稻水分状况的变化特征逡逑２．２．１不同土壤水分处理下水稻冠层水分指标变化动态逡逑根据图３－２，水稻在刚受到水分胁迫后不久，由于胁迫时间不长，期间给小区补逡逑水的原因，Ｗｌ、Ｗ２、Ｗ３处理间冠层相对含水量（ＣＷＲＣ）没有发生差异。水稻ＣＷＲＣ逡逑在孕穗至乳熟初期处理间变化规律表现为Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３。严重干旱影响了水稻的成熟逡逑进程，导致乳熟后期处理Ｗ３的ＣＷＲＣ高于Ｗ２。随着生育期推进，胁迫时间加长，逡逑Ｗ２、Ｗ３处理的ＣＷＲＣ急剧下降，分别比上一阶段下降了邋１６．２％、１７．８％。这可能是逡逑由于叶片此时的生理活动较强，因干旱体内束缚水减少，却使其吸水能力增强。但进逡逑入抽穗期，Ｗｌ、Ｗ２、Ｗ３处理间水稻ＣＷＲＣ开始升高，较前一阶段分别增加了邋１０．１％、逡逑１９％、１２．７％，之后Ｗｌ、Ｗ２基本保持不变，而Ｗ３继续升高后保持平稳，表明水稻逡逑叶片经过长时间干旱后，为了增强保水性叶片内束缚水含量有所增加，同时吸水能力逡逑较上一阶段减弱。在灌浆期

变化动态,指标,水稻,冠层

长期的土壤水分胁迫影响着整个生育期水稻的冠层水分状况，灌浆期由于植株衰逡逑老以及前期水分胁迫的叠加作用，其水分亏缺指数ＣＷＳＩ的变化不大。水分处理从拔逡逑节期开始，图３－３是水稻需水敏感期（拔节至开花期）的ＣＷＳＩ的作物水分亏缺程度逡逑变化规律。逡逑水稻冠层相对含水量（ＣＲＷＣ）、冠层含水量（ＣＷＣ）和冠层等效水厚度（ＣＥＷＴ）逡逑在重旱Ｗ３下的ＣＷＳＩ高于轻旱Ｗ２，在不同生育阶段的ＣＷＳＩ不同。在拔节至开花逡逑期，ＣＲＷＣ与ＣＷＣ呈先上升后下降的趋势，而ＣＥＷＴ在前期较小后期变大，主要是逡逑由于Ｗ２、Ｗ３处理下的叶面积较对照Ｗ１减少较多的原因造成。在这期间，ＣＲＷＣ逡逑在Ｗ２、Ｗ３处理下最高的ＣＷＳＩ分别为０．１０、０．１２；邋ＣＷＣ在Ｗ２、Ｗ３处理下最高的逡逑ＣＷＳＩ分别为０．０２、０．０４；邋ＣＥＷＴ在Ｗ２、Ｗ３处理下最高的ＣＷＳＩ分别为０．０４、０．０５。逡逑由此表明，水稻作为“半水生性”植物，对水旱具有双重适应性，无论轻旱或重旱对冠逡逑层水分指标ＣＷＳＩ的影响仅在０．１左右，但当叶片内含水量降低时，水稻必须立即补逡逑水。逡逑0Ｊｔｒ逦°－Ｗ［邋＾Ｗ２邋，逦？逦Ｈ邋＋Ｗ２逡逑ｌｉ

【相似文献】