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《南京信息工程大学》 2015年
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土壤水分对夏玉米生理生态特征的影响及动态模拟研究

丁从慧  
【摘要】:我国水资源分布不均,资源的合理利用己成为全民关注的焦点。农业是国民经济的基础,粮食又是农业的基础,干旱及其水资源短缺己成为制约社会和农业发展的因素,因此农作物吸水能力、节水灌溉成为研究的关键。本文利用遮雨棚设定5个不同土壤水分处理试验,分别为田间持水量的35-45%(W1)、 50-60%(W2)、65-75%(W3)、80-90%(W4(CK))、95-105%(W5),以夏玉米为试材,观测、分析夏玉米的生理指标、根-冠关系、水分利用效率的变化规律,探讨其与土壤水分之间的关系。利用随机模型来有效的模拟土壤水分动态变化,对研究区域的土壤水分预测有着重要的理论及实际意义。主要结论如下:(1)不同土壤水分处理下,玉米光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)日变化均表现出W4(CK)W5W3W2W1;气孔导度(Gs)日变化呈现单峰式,出现峰值的时间随着土壤水分含量的增加而延后。整个生育期内,W1-W3与W5的夏玉米SPAD值、叶面积指数、叶水势、果穗粗、果穗长、果穗体积均减小,秃尖长增加,穗粒数、百粒重、穗轴重、总粒重均减小,最终造成减产,W1对玉米产量影响最大。夏玉米吐丝期与乳熟期内,水分胁迫和轻度淹没均会使Pn和Tr降低,吐丝期Pn与乳熟期T,对土壤水分更为敏感。(2)土壤水分含量越少,根-冠干物质量、株高、茎粗减小越明显。吐丝期、乳熟期的冠层温度日变化分别呈双峰式、单峰式,不同水分下的冠层温度变化趋势为W1W2W3W5W4(CK)。水分胁迫越严重,玉米根冠比、冠部生长速率的最大值提前出现,W5对根-冠干物质比例分配影响较大。通过相关性拟合表明:根干重和株高呈显著二项式相关(P0.01),根干重与冠层干重呈乘幂相关(P0.05)。(3)随着水分胁迫增强,水分利用效率(WUE)增大,节水能力越强,水分过多不利于WUE的增加。不同生育期内不同水分处理下,WUE均为吐丝期乳熟期拔节期,吐丝期为水分关键期,W3的WUE最高,W5不能显著提高WUE。相关性分析结果显示:WUE与Pn呈极显著正相关,WUE与Tr、Gs呈显著负相关,Gs与Tr呈极显著正相关,作物受旱时,主要以降低Tr来提高WUE。玉米冠层温度与WUE呈显著相关(P0.05),根冠比与WUE呈极显著相关(P0.01),土壤水分含量与WUE呈三次四项式关系,冠层温度、根冠比可作为监测WUE指标,进而反映土壤水分情况。(4)利用BP神经网络敏感分析法讨论气象要素对土壤水分的敏感性,三层土壤水分训练样本与检验样本模拟精度均达到0.87、0.97以上,因此基于BP神经网络模拟土壤水分动态的方法可应用到南京地区典型农田不同土层中,为土壤墒情预报、灌水、调节农田土壤水分提供科学依据。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S513

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