花生生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)與土壤水分的關(guān)系及模擬模型的研究.pdf

1、2007年設(shè)置水分試驗(yàn),通過(guò)不同生育時(shí)期控制不同的土壤含水量,研究了土壤水分對(duì)花生光合特性、植株生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)、干物質(zhì)積累、水分利用效率的影響。根據(jù)經(jīng)典生長(zhǎng)分析的原理和方法,建立了以土壤含水量為自變量的花生生長(zhǎng)模型。主要研究結(jié)果如下： 1、水分脅迫對(duì)花生生理特性和物質(zhì)生產(chǎn)的影響 采用盆栽試驗(yàn),在花生出苗當(dāng)天至出苗后40開(kāi)進(jìn)行水分處理,土壤相對(duì)含水量分別保持在90％、70％、50％、40％。在水分處理期間90％濕潤(rùn)處理、50％輕

2、度干旱處理、40％重度干旱處理與70％適宜水分處理相比,降低了花生葉片光合速率(Pn)、實(shí)際光化學(xué)效率(φPS Ⅱ)、最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、光化學(xué)猝滅值(qP)、最大熒光值(Fm),增加了初始熒光值(Fo)、非光化學(xué)猝滅值(qNP)。土壤干旱導(dǎo)致了花生葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間COs濃度的下降,降低了花生葉片的水勢(shì),增加了花生葉片的滲透勢(shì)。隨著土壤相對(duì)含水量的降低,花生葉綠素含量逐漸增加,但是土壤相對(duì)含水量為40％的重度干旱卻

3、降低了葉綠素含量；在土壤相對(duì)含水量為40％～90％范圍內(nèi),隨著土壤含水量的降低,花生葉片chla/chlb呈下降的趨勢(shì)。苗期各因子與光合速率相關(guān)性的大小順序依次為Fv/Fm＞氣孔導(dǎo)度＞φPS Ⅱ＞水勢(shì)＞滲透勢(shì)＞根系活力＞蒸騰速率＞葉綠素含量。 采用池栽試驗(yàn)生育前期土壤相對(duì)含水量分別保持90％、70％、50％進(jìn)行水分處理,干旱降低了花生的干物質(zhì)積累量,相對(duì)含水量為50％處理的干物質(zhì)積累量比70％處理降低了46.79％：減慢了干物質(zhì)

4、積累速率,相對(duì)含水量為50％處理的干物質(zhì)積累速率比70％處理降低了37.02％。生育前期干旱處理降低了花生的株高和側(cè)枝長(zhǎng)度,減少了主莖節(jié)數(shù)和主莖綠葉數(shù),但是生育前期干旱處理,增加了花生的分枝數(shù)。產(chǎn)量形成期干旱降低了花生的莢果產(chǎn)量和收獲指數(shù),干旱也降低了單株生物量的積累。產(chǎn)量形成期干旱降低了花生的主莖高,側(cè)枝長(zhǎng)、主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、主莖綠葉數(shù)、飽果數(shù)、葉面積指數(shù),因此降低了花生的產(chǎn)量。 2、花生對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)性 盆栽試驗(yàn)水

5、分處理保持40d,各處理土壤相對(duì)含水量均恢復(fù)到90％,解除干旱后,苗期40％、50％處理的比70％處理的光合速率分別提高了13.87％、15.12％。當(dāng)各處理土壤含水量均降低到40％時(shí),苗期40％、50％干旱處理的光合速率、實(shí)際光化學(xué)效率(φPSⅡ)、最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)仍比70％處理的高。說(shuō)明花生對(duì)苗期干旱有一定的適應(yīng)性。 花生生育前期土壤相對(duì)含水量50％保持干旱脅迫,在產(chǎn)量形成期恢復(fù)到70％,產(chǎn)量和收獲指數(shù)分別比CK

6、提高2.45％和9.49％；干物質(zhì)積累量分別比70％處理和CK增加3.42％和15.58％；后期干物質(zhì)積累速率分別比70％處理和CK增加2.03％和19.72％；莢果干物質(zhì)積累速率比CK提高了7.08％。百果重、百仁重、出仁率提高,公斤果數(shù)降低。前期適度干旱有得于產(chǎn)量形成期物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量的形成。 3、不同土壤含水量對(duì)花生水分利用效率和耗水量的影響 生育前期干旱產(chǎn)量形成期恢復(fù)到70％正常水分的處理,以花生莢果產(chǎn)量和生物產(chǎn)量

7、計(jì)算的水分利用效率都有提高,分別比CK提高3.32％和2.37％。前期自然水分生長(zhǎng)產(chǎn)量形成期進(jìn)行水分處理的水分利用效率亦以70％處理最高。因此在產(chǎn)量形成期保持70％的相對(duì)含水量有利于增產(chǎn)和水資源高效利用。花生生育后期土壤過(guò)濕不利于產(chǎn)量形成,而土壤干旱不利于花生干物質(zhì)的積累。 生育前期90％、70％、50％水分處理的全生育用間總耗水量分別為590、450、380mm,產(chǎn)量形成期處理的分別為560、440、340mm,自然降水條件生

8、長(zhǎng)的為490mm。在生育前期保持50％,產(chǎn)量形成期保持70％相對(duì)含水量是有利于實(shí)現(xiàn)水資源高效利用的水分管理模式,在此基礎(chǔ)上增加灌水量,則造成水資源的浪費(fèi)。 花生各生育階段耗水量表現(xiàn)為結(jié)莢期>花針期>苗期>飽果期：耗水模系數(shù)亦有相同規(guī)律。結(jié)莢期是花生對(duì)水分旺盛吸收的階段,結(jié)莢期的土壤水分狀況對(duì)花生的生物量形成至關(guān)重要,隨土壤含水量的增加耗水量顯著提高,耗水模系數(shù)也顯著增加。產(chǎn)量和用水效率較高的處理階段耗水量占總耗水量的比例分別為苗

9、期14.7％、花針期22.1％、結(jié)莢期39.5％、飽果期23.7％。灌水主要影響0cm～60cm土層的土壤含水量。灌水處理后0cm～40cm土層含水量下降較快,由此可見(jiàn),花生主要消耗這一土層的水分,60cm以下土層土壤相對(duì)含水量變化很小。 4、花生物質(zhì)生產(chǎn)模擬模型 觀測(cè)了2007年水分試驗(yàn)中三個(gè)不同水分含量處理各生育進(jìn)程(出苗后天數(shù))的干物質(zhì)積累量。經(jīng)過(guò)回歸分析和曲線擬合,干物質(zhì)積累發(fā)展動(dòng)態(tài)符合S形曲線,用Logisti

10、c方程W=Wm/(1+ae-bt)擬合。用其分別建立不同水分含量的干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)模型,對(duì)方程求導(dǎo)獲得干物質(zhì)積累速率GR,則相對(duì)生長(zhǎng)速率RGR=GR/W。以每個(gè)生育時(shí)期3個(gè)不同含水量作自變量,分別建立不同生育時(shí)期干物質(zhì)積累相對(duì)增長(zhǎng)速率RGR與土壤相對(duì)含水量的擬合方程,RGR=f(Wi, dj)=A+B1*Wi+B2*Wi^2,獲得各個(gè)時(shí)期對(duì)應(yīng)的參數(shù)值A(chǔ)、B1、B2。參數(shù)A、B1、B2分別與生長(zhǎng)進(jìn)程(出苗后天數(shù))進(jìn)行曲線擬合,引入生長(zhǎng)進(jìn)程自