【摘要】：麥棉套作是我國糧棉主產(chǎn)區(qū)的重要種植方式之一,在我國江漢平原地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。然而,江漢平原4-5月份連陰雨天氣頻發(fā),該時期正值該區(qū)小麥產(chǎn)量形成關(guān)鍵期,小麥中后期降雨過多造成的澇漬綜合脅迫是長江中下游地區(qū)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要限制因子。同時,江漢平原7-8月份熱、澇相隨天氣發(fā)生頻率也較高,該時期正值該區(qū)棉花產(chǎn)量形成關(guān)鍵期,澇漬和高溫交織在一起常造成花鈴期棉花蕾鈴脫落嚴(yán)重,減產(chǎn)嚴(yán)重。因此,澇漬災(zāi)害脅迫嚴(yán)重影響麥棉兩熟雙高產(chǎn)栽培模式在江漢平原的發(fā)展。本文分析孕穗期和灌漿期單澇、淺地下水埋深和澇漬相隨脅迫對小麥生理指標(biāo)的影響以及花鈴期高溫澇害脅迫對棉花形態(tài)、生理指標(biāo)的影響,探尋出對澇漬脅迫敏感的指示性指標(biāo)；量化分析不同形式澇漬和不同生育期發(fā)生澇漬的減產(chǎn)作用,在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的排水指標(biāo)；利用高光譜分辨率高、反應(yīng)靈敏的優(yōu)點,研究小麥、棉花遭受澇漬脅迫后光譜反射率動態(tài)變化及其與生理生態(tài)參數(shù)的關(guān)系。該研究有助于長江中下游平原地區(qū)麥棉兩熟雙高產(chǎn)栽培模式的科學(xué)發(fā)展,同時為麥田、棉田的科學(xué)排水提供理論基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果和結(jié)論如下：1、澇漬脅迫下小麥、棉花高光譜特征及其與生理參數(shù)動態(tài)關(guān)系研究當(dāng)漬害(地下水位為Ocm、 20cm)持續(xù)17d左右,小麥冠層光譜藍紫光波段與紅光波段形成的兩個吸收谷處的反射率升高,兩個反射谷變得平坦,而兩個吸收谷之間的反射峰變陡,且地下水埋深越淺,持續(xù)時間越長,兩吸收谷的反射率升高越多,吸收谷越平坦。漬害使紅光吸收降低,紅邊位置藍移,且地下水埋深越淺,持續(xù)時間越長,藍移越明顯。選用一元二次曲線模型來模擬廚與漬害脅迫下小麥旗葉Chla、 Chlb、 Chl(a+b)含量之間的關(guān)系,該模型可以作為估算漬害小麥旗葉葉綠素含量的高光譜估算模型。選取紅邊位置、紅邊峰度、紅邊偏度3個特征因子作為網(wǎng)絡(luò)輸入層建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型估算漬害下小麥Chla、Chlb、Chl(a+b)含量,建立的模型其決定系數(shù)分別為0.8425、0.7002、0.8508。花鈴期澇害發(fā)生后,棉花倒4葉光譜中綠光波段的反射峰變陡,近紅外短波段范圍的反射率升高,且澇害程度越重,即澇害天數(shù)持續(xù)越長,綠光波段的反射峰越陡,近紅外短波段范圍的反射率越高。澇害棉花葉片一階導(dǎo)數(shù)光譜在680-760nm范圍內(nèi)具有明顯的“單峰”現(xiàn)象,隨著澇害天數(shù)的延長,680-710 nm 一階導(dǎo)數(shù)光譜值變大,而710-760 nm一階導(dǎo)數(shù)光譜值變小�；ㄢ徠跐澈κ辜t光吸收降低,紅邊位置藍移,花鈴期澇害持續(xù)9d時棉花紅邊位置向短波方向移動了4-5nm�；ㄢ徠跐澈κ姑藁ǖ�4葉紅邊面積增大,到澇害6d時紅邊面積達到最大,此時紅邊面積為0.4842-0.4893；澇害6d后如澇害脅迫繼續(xù),紅邊面積呈現(xiàn)下降趨勢,澇害9d時紅邊面積為0.4592-0.4747。以與澇害脅迫時棉花生理指標(biāo)顯著相關(guān)的紅邊參數(shù)為自變量,采用逐步回歸法建立模型用于估算澇害棉花生理指標(biāo)值,該可以作為估算澇害棉花葉片生理參數(shù)的高光譜估算模型。選取紅邊幅度、紅邊位置、紅邊面積、紅邊峰度、紅邊偏度5個特征因子作為網(wǎng)絡(luò)輸入層建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型估算花鈴期澇害脅迫下棉花倒4葉SPAD、 Pn、 Gs、 Ci、 Ti、Fv/Fo、 Fv/Fm、 FPS Ⅱ、 ETR、 qP、 NPQ,建立的模型能較好澇害脅迫下棉花倒4葉生理參數(shù),其決定系數(shù)分別為0.984、0.985、0.951、0.929、0.983、0.958、0.977、0.959、0.967、0.919、0.964。2、小麥對不同形式澇漬的響應(yīng)及排水指標(biāo)確定孕穗期和灌漿期遭受澇害后,CAT活性在旗葉、根系、灌漿期幼穗中的變化趨勢均是先升高后降低,除孕穗期根系在漬澇15 d時達到最大,其余部位均是漬澇10 d時達到最大,在孕穗期幼穗中的變化趨勢是隨著漬澇程度的加劇,其活性持續(xù)升高；除孕穗期幼穗、灌漿期根系外,其余部位POD活性的變化趨勢是持續(xù)增加,且漬澇程度愈重,其增加幅度愈大,在孕穗期幼穗中的活性恰恰相反,在灌漿期根系中的變化趨勢是先降低后升高,漬澇l0 d時降到最低；旗葉、根系和幼穗中SOD活性降低,且漬澇程度愈重,其降低幅度愈大。小麥孕穗期、灌漿期0cm、20cmm地下水位持續(xù)3d時旗葉中MDA含量就顯著升高,可溶性蛋白含量顯著降低,可溶性糖含量顯著升高；孕穗期Ocm、 20cm地下水位持續(xù)3d時、灌漿期持續(xù)7d時旗葉中POD活性顯著升高；孕穗期、灌漿期0cmm地下水位持續(xù)3d、20cm地下水位持續(xù)7d時旗葉中SOD活性顯著降低；孕穗期、灌漿期0cm地下水位持續(xù)9d,Pn、 Gs、 Ci和Tr顯著降低；孕穗期20cmm地下水位持續(xù)9d時只有Gs顯著降低,到持續(xù)15d時Pn、Ci和Tr才顯著降低,而灌漿期持續(xù)9d時Pn、 Gs和Tr顯著降低,而到15d時Ci才顯著降低；孕穗期0cm地下水位持續(xù)15d左右、灌漿期持續(xù)10d左右,Fv/Fm、 FPS Ⅱ qP和ETR顯著降低,而NPQ顯著升高。孕穗期、灌漿期小麥遭受單澇后減產(chǎn)嚴(yán)重,澇害5、10、15和20 d 4個處理實際產(chǎn)量分別比對照(CK)減少了18.4%、45.5%、63.9%、85.5%和7.6%、17.8%、43.7%、70.2%,若以小麥減產(chǎn)15%作為田間排澇標(biāo)準(zhǔn),孕穗期、灌漿期能承受的漬澇時間為3.6、6.4 d；孕穗期、灌漿期0cm地下水位持續(xù)18d時分別減產(chǎn)44.77%、67.73%,20cmm地下水位持續(xù)18d時分別減產(chǎn)17.30%、33.69%,40cm地下水位持續(xù)18d時分別減產(chǎn)10.45%、10.34%,建議小麥孕穗期和灌漿期地下水位維持在50cm左右；澇漬相隨災(zāi)害使小麥減產(chǎn)嚴(yán)重,其中受澇對產(chǎn)量的影響大于漬,若以小麥減產(chǎn)15%(即Ry為85%)作為排水標(biāo)準(zhǔn),小麥花后的澇漬綜合排水控制指標(biāo)應(yīng)取SFEW50為275.6-283.6cm.d。3、花鈴期高溫澇害對棉花形態(tài)及生理的影響及排水指標(biāo)確定常溫時澇害6 d棉花葉片Chla、 Chl(a+b)含量顯著降低,而高溫時澇害3d棉花葉片Chla顯著降低,澇害6d棉花葉片Chl(a+b)顯著降低；澇害脅迫對Chlb含量影響不顯著,而高溫3d棉花葉片Chlb含量就顯著增加。高溫、常溫澇害3d葉片MDA含量均顯著上升,高溫、澇害交互效應(yīng)對棉花葉片MDA含量影響不顯著。澇害3d時棉花葉片POD活性顯著增加,高溫9d時棉花葉片POD活性才顯著升高。常溫或高溫時使棉花葉片SOD活性顯著下降的澇害天數(shù)為9d,使可溶性糖顯著升高、可溶性蛋白顯著降低的澇害天數(shù)均為3d。澇害棉花葉片可溶性糖含量、過氧化物酶活性以及單株蕾鈴脫落率可作為關(guān)鍵性指標(biāo)用于指示、監(jiān)測棉花受澇害脅迫水平�；ㄢ徠诿藁ㄔ馐軡澈�,8月15日其伏桃構(gòu)成比例變化不大,而單株小鈴和單株蕾構(gòu)成比例顯著下降(澇害3d蕾數(shù)下降不顯著除外),單株蕾鈴脫落數(shù)顯著增加；9月15日棉花總桃數(shù)顯著降低,其中較輕澇害(6d以內(nèi))使棉花吐絮桃和青桃數(shù)顯著降低,重澇(9d及以上)使棉花大鈴提前吐絮,早期吐絮桃增加,棉花出現(xiàn)嚴(yán)重早衰。高溫、澇脅迫及其交互效應(yīng)均使棉花產(chǎn)量顯著下降,其影響順序為：澇害+高溫脅迫澇脅迫高溫脅迫。花鈴期棉花如遇強降雨過程發(fā)生澇害，，如需控制棉花減產(chǎn)在20%以內(nèi),如果澇害過程未出現(xiàn)高溫?zé)岷?4.2 d內(nèi)需排除田面積水,如果澇害過程出現(xiàn)4 d的高溫?zé)岷?3.4 d內(nèi)需排除田面積水,田間澇水排除后需在3 d內(nèi)將地下水位降到80cm以下。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S562

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李磊;蒯婕;劉昭偉;睢寧;周治國;;花鈴期短期土壤漬水對土壤肥力和棉花生長的影響[J];水土保持學(xué)報;2013年06期

2 王華;侯瑞賢;李曉鋒;朱紅芳;朱玉英;侯喜林;;淹水脅迫對不結(jié)球白菜滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響[J];植物生理學(xué)報;2013年01期

3 宋學(xué)貞;楊國正;羅振;李振懷;盧合全;董合忠;;花鈴期淹水對棉花生長、生理和產(chǎn)量的影響[J];中國棉花;2012年09期

4 劉凱文;蘇榮瑞;朱建強;吳啟俠;田皓;;棉花苗期葉片關(guān)鍵生理指標(biāo)對澇漬脅迫的響應(yīng)[J];中國農(nóng)業(yè)氣象;2012年03期

5 賈方方;馬新明;李春明;藺世召;李燕強;;不同水分處理對煙草葉片高光譜及紅邊特征的影響[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報;2011年06期

6 張往祥;張曉燕;曹福亮;汪貴斌;岳具璽;;澇漬脅迫下3個樹種幼苗生理特性的響應(yīng)[J];南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年05期

7 楊云;劉瑞顯;張培通;陳兵林;楊長琴;郭文琦;;階段性澇漬后棉花葉片幾個生理指標(biāo)的恢復(fù)[J];江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報;2011年03期

8 鄧茳明;熊格生;袁小玲;賈菲;劉志;;棉花不同耐高溫品系的SOD、POD、CAT活性和MDA含量差異及其對盛花期高溫脅迫的響應(yīng)[J];棉花學(xué)報;2010年03期

9 郭文琦;陳兵林;劉瑞顯;周治國;;施氮量對花鈴期短期漬水棉花葉片抗氧化酶活性和內(nèi)源激素含量的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2010年01期

10 叢建鷗;李寧;許映軍;顧衛(wèi);樂章燕;黃樹青;席賓;雷樝;;干旱脅迫下冬小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)與生長、生理、光譜指標(biāo)的關(guān)系[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報;2010年01期

本文編號：2359802