利用指示植物的需水信息確定被考察植物需水量的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種利用指示植物的需水信息確定被考察植物需水量的方法，它包括以下步驟：第一，將指示植物與被考察植物用同樣的栽培方法同時(shí)種植在同一環(huán)境下；利用便攜式光合儀用常規(guī)方法分別測定被考察植物與指示植物葉片的光合作用的二氧化碳響應(yīng)曲線；第二，依據(jù)便攜式光合儀測得的二氧化碳響應(yīng)曲線中的不同二氧化碳濃度下被考察植物與指示植物凈光合速率和蒸騰速率，求出不同二氧化碳濃度下被考察植物與指示植物水分利用率；第三，將被考察植物的水分利用率的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)二氧化碳濃度下指示植物水分利用率的數(shù)據(jù)擬合成正比例函數(shù)；獲取上述方程的斜率，即為被考察植物水分利用系數(shù)；第四，利用便攜式光合儀用常規(guī)方法分別測定被考察植物葉片與指示植物葉片的凈光合速率；第五，依據(jù)被考察植物水分利用系數(shù)、被考察植物葉片與指示植物葉片的凈光合速率以及指示植物的需水量獲得被考察植物需水量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及農(nóng)業(yè)工程和園藝學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種。
技術(shù)介紹
中國是水資源十分匱乏的農(nóng)業(yè)大國，水資源貧乏的大國，目前，人均水資源量只有2140m3,僅為世界平均水平的1/4,北方和西部部分地區(qū)已出現(xiàn)重度缺水。而水對(duì)作物的生長至關(guān)重要，在保證農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的前提下，如何準(zhǔn)確、簡便、快速測得植物需水信息，做到適時(shí)灌水、停水，實(shí)現(xiàn)節(jié)水增產(chǎn)是當(dāng)前十分緊迫而重要的任務(wù)。長期以來，人們對(duì)一些植物的需水信息進(jìn)行了大量研究，獲得了可靠的需水信息，能做到在植物需水時(shí)，及時(shí)、適度地灌溉，為農(nóng)業(yè)節(jié)水增產(chǎn)做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是不同植物的需水信息差異較大，灌溉量和灌溉頻次也不盡相同。同時(shí)，每種植物人類對(duì)其關(guān)注的多少也有較大差異，尤其是一些新的能源植物、園藝作物、藥用植物、經(jīng)濟(jì)植物等。在這些新型植物的開發(fā)和利用中，由于研究基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，導(dǎo)致我們難以掌握它們的需水信息，以致不能做到節(jié)水灌溉，因此，依據(jù)現(xiàn)成植物的需水信息來指導(dǎo)灌溉可以事半功倍，節(jié)約研究成本和時(shí)間，對(duì)又好又快地發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。影響作物需水量的因素有氣象條件(溫度、日照、濕度、風(fēng)速)、土壤水分狀況、作物種類及其生長發(fā)育階段、土壤肥力、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、灌溉排水措施等。這些因素對(duì)需水量的影響是相互聯(lián)系的，也是錯(cuò)綜復(fù)雜的，目前尚不能從理論上精確確定各因素對(duì)需水量的影響程度。在生產(chǎn)實(shí)踐中，一方面是通過田間試驗(yàn)的方法直接測定作物需水量；另一方面常采用某些計(jì)算方法確定作物需水量。現(xiàn)有計(jì)算作物需水量的方法，大致可歸納為兩類，一類是直接計(jì)算作物需水量，另一類是通過計(jì)算參照作物需水量來計(jì)算實(shí)際作物需水量。直接計(jì)算需水量的方法:該法是從影響作物需水量的諸因素中，選擇幾個(gè)主要因素(例如水面蒸發(fā)、氣溫、日照、輻射等)，再根據(jù)試驗(yàn)觀測資料分析這些主要因素與作物需水量之間存在的數(shù)量關(guān)系，最后歸納成某種形式的經(jīng)驗(yàn)公式。目前常見的這類經(jīng)驗(yàn)公式大致有以下幾種:1、以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系數(shù)法(簡稱“ a值法”或稱蒸發(fā)皿法)，2、以產(chǎn)量為參數(shù)的需水系數(shù)法(簡稱“ K值法”)。通過計(jì)算參照作物需水量來計(jì)算實(shí)際作物需水量的方法:近代需水量的理論研究表明，作物騰發(fā)耗水是土壤-植物-大氣系統(tǒng)的連續(xù)傳輸過程，大氣、土壤、作物三個(gè)組成部分中的任何一部分的有關(guān)因素都影響需水量的大小。根據(jù)理論分析和試驗(yàn)結(jié)果，在土壤水分充足的條件下，大氣因素是影響需水量的主要因素，其余因素對(duì)需水量的影響不顯著；在土壤水分不足的條件下，大氣因素和其余因素對(duì)需水量都有重要影響。目前，作物需水量的計(jì)算方法是通過計(jì)算參照作物的需水量來計(jì)算實(shí)際需水量。計(jì)算參照作物需水量的方法很多，大致可歸納為經(jīng)驗(yàn)公式法、水氣擴(kuò)散法、能量平衡法等。其中以能量平衡原理比較成熟、完整。其基本思想是:將作物騰發(fā)看做能量消耗的過程，通過平衡計(jì)算求出騰發(fā)所消耗的能量，然后再將能量折算為水量，即作物需水量。有了參照作物需水量，然后再根據(jù)作物系數(shù)尤對(duì)進(jìn)行修正，得到某種作物的實(shí)際需水量。在水分虧缺時(shí)，再用忍進(jìn)行修正，即可求出某種作物在水分虧缺時(shí)的實(shí)際需水量^Tai。所謂參照作物需水量(ReferenceCrop Evapotranspiration)是指高度一致、生長旺盛、地面完全覆蓋、土壤水分充足的綠草地(8-15cm高)的蒸發(fā)蒸騰量，一般是指在這種條件下的苜蓿草的需水量，因?yàn)檫@種參照作物需水量主要受氣象條件的影響，所以都是根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件分階段計(jì)算的。所謂作物系數(shù)尤是指某一階段的作物需水量與相應(yīng)階段內(nèi)的參考作物蒸發(fā)蒸騰量的比值，它反映了作物本身的生物學(xué)特性、產(chǎn)量水平、土壤耕作條件等對(duì)作物需水量的影響。根據(jù)各地的試驗(yàn)，作物系數(shù)尤不僅隨作物而變化，更主要的是隨作物的生育階段而異，生育初期和末期的Kc較小,而中期的較大。由上可以看出，獲取作物需水量是較繁鎖的工作，尤其是對(duì)新型植物來說，沒有過多的研究，確定植物的需水量，進(jìn)而確定灌水量是極為困難的。本專利技術(shù)開發(fā)出一種采用指示植物的需水信息確定被考察植物需水量的方法，能夠快速、便捷、精確地獲取被考察植物實(shí)時(shí)需水量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是，提供一種，能夠快速、便捷、精確、實(shí)時(shí)地獲取被考察植物需水量。本專利技術(shù)采取以下技術(shù)方案:它包括以下步驟: 第一，將指不植物與被考察植物用同樣的栽培方法同時(shí)種植在同一環(huán)境下；利用便攜式光合儀用常規(guī)方法分別測定被考察植物與指示植物葉片的光合作用的二氧化碳響應(yīng)曲線.第二，依據(jù)上述測得的二氧化碳響應(yīng)曲線中的不同二氧化碳濃度下被考察植物與指示植物凈光合速率和蒸騰速率，求出不同二氧化碳濃度下被考察植物與指示植物水分利用率； 第三，將被考察植物的水分利用率的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)二氧化碳濃度下指示植物水分利用率的數(shù)據(jù)擬合成正比例函數(shù)，獲取該方程的斜率，即為被考察植物水分利用系數(shù)； 第四，利用便攜式光合儀用常規(guī)方法分別測定被考察植物葉片與指示植物葉片的凈光合速率； 第五，依據(jù)被考察植物水分利用系數(shù)、被考察植物葉片與指示植物葉片的凈光合速率以及指示植物的需水量獲得被考察植物需水量。在第一步驟中，選擇的指示植物應(yīng)是被研究得較多的、二氧化碳響應(yīng)曲線易做的、植物需水量信息易獲得的物種；指示植物與被考察植物生物學(xué)特性相似。在第二步驟中，不同二氧化碳濃度下植物水分利用率是對(duì)應(yīng)二氧化碳濃度下對(duì)應(yīng)植物的凈光合速率和蒸騰速率的比值。在第三步驟中，被考察植物的水分利用率數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)二氧化碳濃度下指示植物水分利用率數(shù)據(jù)都是指二氧化碳飽和點(diǎn)下的植物水分利用率數(shù)據(jù)，選定850Mmol.moH 二氧化碳濃度所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為上限，以被考察植物和指示植物水分利用率都大于O時(shí)的二氧化碳濃度下的數(shù)據(jù)為下限進(jìn)行正比例函數(shù)的擬合。在第四步驟中，在上午9-11時(shí)測定被考察植物葉片與指示植物同一葉位的完全展開葉的凈光合速率。在第五步驟中，被考察植物水分利用系數(shù)記為C，被考察植物的凈光合速率記為Pn-ob,指示植物的凈光合速率記為Pn-re,指示植物的需水量記為Q,被考察植物需水量(Qob)的計(jì)算則為Qob=Q 'Pt1-ob-C-1'Pn-re。本專利技術(shù)的有益效果: 的原理: 作物水分利用率是指農(nóng)田蒸散消耗單位重量水所制造的干物質(zhì)量。作物水分利用率(WUE)可分為作物大田群體的水分利用率、作物單株水分利用率和葉片水分利用率三種，其計(jì)算方法如下: 作物大田群體的水分利用率=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/耗水量 作物單株水分利用率=生物產(chǎn)量/耗水量 葉片水分利用率=凈光合速率/蒸騰速率 兩種生物學(xué)特性相似的植物，當(dāng)它們用同樣的栽培方法同時(shí)種植在同一環(huán)境時(shí)，它們的大田群體的水分利用率與葉片水分利用率顯然成正比，因此可以用植物葉片的水分利用率來表征它們大田群體的水分利用率。由于葉片水分 利用率是指葉片的光合速率與蒸騰速率比值，而蒸騰速率是指植物在一定時(shí)間內(nèi)單位葉面積蒸騰的水量，因此蒸騰速率可以表征植物葉片的蒸騰失水量，根據(jù)物質(zhì)平衡原理，蒸騰失水量可以表征為植物的需水量。指示植物的凈光合速率記為Pn-re，指示植物的需水量記為Q，被考察植物的凈光合速率為Pn-ob，被考察植物的需水量為Qob，指示植物的葉片水分利用率記為WUEre，被考察植物的葉片水分利用率記為WUEob，因此， Pu-ob-Qob /Pu-re-Qob= WUEobAVlIEre 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
利用指示植物的需水信息確定被考察植物需水量的方法，其特征在于：它包括以下步驟：第一，將指示植物與被考察植物用同樣的栽培方法同時(shí)種植在同一環(huán)境下；利用便攜式光合儀用常規(guī)方法分別測定被考察植物與指示植物葉片的光合作用的二氧化碳響應(yīng)曲線；第二，依據(jù)上述測得的二氧化碳響應(yīng)曲線中的不同二氧化碳濃度下被考察植物與指示植物凈光合速率和蒸騰速率，求出不同二氧化碳濃度下被考察植物與指示植物水分利用率；第三，將被考察植物的水分利用率的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)二氧化碳濃度下指示植物水分利用率的數(shù)據(jù)擬合成正比例函數(shù)，獲取該方程的斜率，即為被考察植物水分利用系數(shù)；第四，利用便攜式光合儀用常規(guī)方法分別測定被考察植物葉片與指示植物葉片的凈光合速率；第五，依據(jù)被考察植物水分利用系數(shù)、被考察植物葉片與指示植物葉片的凈光合速率以及指示植物的需水量獲得被考察植物需水量。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳沿友，任睿，邢德科，王瑞，張開艷，趙寬，杭紅濤，李海濤，劉瑩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所，江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：