[发明专利]一种基于复水水分利用效率判定作物灌水时间点的方法

权利要求书

1.一种基于复水水分利用效率判定作物灌水时间点的方法，其特征在于包括步骤：

步骤一，以霍格兰营养液为母液，通过添加聚乙二醇PEG-6000配得不同渗透胁迫水平的处理液；依所述处理液浓度的不同分为5组，记为渗透胁迫水平l,l＝1，2，3，4，5；所述处理液浓度依次为0g/L作为对照组、10g/L、20g/L、40g/L和80g/L；所述不同渗透胁迫水平处理液相对应的水势(Ψ)依次为-0.08MPa、-0.14MPa、-0.22MPa、-0.44MPa和-1.11MPa；

步骤二，随机选取生长良好且长势一致的作物的叶片简称叶片，置于所述不同渗透胁迫水平的处理液中，叶片正面朝上；在室温25℃，光照200μmol/m²·s条件下培养；4小时后测定不同渗透胁迫水平处理下叶片的净光合速率P_Nl(μmol/m²·s)和叶片水势W_l(MPa)；

步骤三，将测完的叶片迅速进行复水：将在浓度为10g/L、20g/L、40g/L和80g/L的处理液中浸泡的叶片依次取出，并分别依次一一对应置于浓度为0g/L、10g/L、20g/L和40g/L的处理液中进行复水；2小时后测定渗透胁迫水平2，渗透胁迫水平3，渗透胁迫水平4和渗透胁迫水平5四个渗透胁迫水平处理下的叶片在复水后的净光合速率和叶片水势，分别记为P_Nl^(l-1)和W_l^(l-1)；l^(l-1)表示叶片从渗透胁迫水平l复水到渗透胁迫水平l-1，即复水到相邻较低的渗透胁迫水平；

步骤四，计算水分占叶片总质量的百分比

叶片水势W与细胞液溶质浓度Q的关系

W＝-iQRT   (1)

式中W——叶片水势，MPa

i——解离系数为1

Q——细胞液溶质浓度，mol/L

R——气体常数，0.0083L·MPa/mol·K

T——热力学温度(273+t℃)，K

溶质质量占叶片总质量的百分比P(％)与浓度Q的关系

P=MQ1000%---(2)]]>

式中M——细胞液溶质的相对分子质量，设溶质为蔗糖C₁₂H₂₂O₁₁，M为342g/mol；

由公式(1)和(2)得到

P=(-WM1000iRT)%---(3)]]>

则水分占叶片总质量的百分比为1-P，用WC(％)表示为

WC=(1+WM1000iRT)%---(4)]]>

步骤五，在渗透胁迫水平2、渗透胁迫水平3、渗透胁迫水平4和渗透胁迫水平5下处理的叶片，在复水到相邻较低渗透胁迫水平后的净光合速率和叶片水势的增加值分别计算如下：

ΔP_Nl^(l-1)＝P_Nl^(l-1)-P_Nl   (5)

ΔW_l^(l-1)＝W_l^(l-1)-W_l   (6)

结合公式(4)和(6)，WC的增加值ΔWC计算如下：

ΔWCl^(l-1)=WCl^(l-1)-WCl=ΔWl^(l-1)M1000iRT---(7)]]>

M——细胞液溶质的相对分子质量，设溶质为蔗糖C₁₂H₂₂O₁₁，M为342

W——叶片水势，MPa

i——解离系数为1

R——气体常数，0.0083L·MPa/mol·K

T——热力学温度(273+t℃)，K

根据公式(5)和(7)，从渗透胁迫水平l复水到渗透胁迫水平l-x(l^(l-x))的净光合速率与水分含量的增加值分别为:

ΔPNl^(l-x)=Σn=1xΔPN(l-x+n)^(l-x+n-1)---(8)]]>

ΔWCl^(l-x)=Σn=1xΔWC(l-x+n)^(l-x+n-1)---(9)]]>

式中l>1，l>x>0，x，l，n均为正整数，且l∈2，3，4，5；

步骤六，通过测定叶片鲜重m(g)和叶面积A(cm²),考虑到复水时间为2小时，计算单位面积单位时间叶片的水分含量增加值如下：

ΔWC*l^(l-x)=ΔWCl^(l-x)×107×m18×7200A---(10)]]>

其中ΔWC^*_l^(l-x)为单位面积单位时间叶片的水分含量增加值，单位mmol/m²·s；

根据公式(8)和(10)可以计算出复水水分利用效率WUE_R,单位mmol CO₂/molH₂O:

WUERl^(l-x)=ΔPNl^(l-x)ΔWC*l^(l-x)---(11)]]>

式中l>1，l>x>0，x，l均为正整数，且l∈2，3，4，5；

找出WUE_R的最大值WUE_R(a^b)；a表示复水前叶片所在的渗透胁迫水平，b表示复水后叶片所在的渗透胁迫水平，a∈l，b∈l，且a>b；

当处理液水势达到a渗透胁迫水平所对应的水势的时刻即作为作物的最佳灌水时间点；通过复水使得处理液水势达到b渗透胁迫水平所对应的水势则为最佳复水目标水势值。