[发明专利]一种基于叶面积增长模型制定作物灌水策略的方法

说明书

本发明公开了一种基于叶面积增长模型制定作物灌水策略的方法，属于农业作物节水技术应用领域。该方法分别利用植物叶面积计算方程构建了叶片长、宽与叶面积的计算模型、利用四参数逻辑斯蒂方程构建了叶面积随时间变化的关系模型，根据叶面积随时间变化的关系模型求出不同供水方案下叶面积增长速率升至最大所需的相对时间，由叶面积增长速率升至最大所需的相对时间的最小值所对应的供水方案制定出作物的灌水策略。本发明步骤简单、易于操作，还可以实现无损检测，为作物灌水策略的研究提供理论依据和数据支撑。

技术领域

本发明属于农业作物节水技术应用领域，涉及一种基于叶面积增长模型制定作物灌水策略的方法。

背景技术

中国是农业大国，更是一个干旱缺水严重的国家，而水资源又是农业发展的基础，农业的可持续发展同时也面临着缺水危机。如何从战略高度和可持续发展角度有效地保护和合理利用有限的农业灌溉水资源，已成为我国研究的重要课题。节水灌溉，就是改变千百年来人们浇地的传统习惯，把浇地变为浇作物，按照作物的最佳需水量进行合理灌溉，用少量的水取得较高的效益，是使传统农业向高产、优质、高效的现代化农业转变的有效措施。传统上，作物水分需求关键期和临界期、农田土壤水分消耗或者冠层温度等信息通常被作为制定灌水时间和灌水量的依据。但这些方法通常受环境、地理等因素的限制，或者主要依靠经验，无法充分考虑到土壤类型和作物自身水分利用状况，容易导致灌溉过量或供水不足。

近来，作物对干旱的生理响应信息在节水灌溉中应用的研究逐渐引起重视，在充分利用现代农业先进技术的同时，结合作物自身抗旱潜力，改良灌水策略，可以提高水分利用效率。叶片萎蔫程度、叶片水势、茎水势、气孔导度、蒸腾速率、叶片含水率、茎直径等指标经常被作为获取植物水分亏缺信息的依据，然而，这些指标不能直接反映植物的生长状况，且其测定过程稍显复杂，成本较高。

叶片作为有机物质生产的主要器官，其面积的大小及光合作用的强弱对植物的生长发育有重要影响。在形态上，干旱条件下单株总叶面积和各部位叶片的面积与水分充足条件下生长的植株相比均有所降低，虽然光合作用有所下降，但是因蒸腾作用而发生的水分散失同样有所减少，该过程有利于水分利用效率的提高。干旱条件下生长的植物为了弥补因叶片面积减小而造成的光合产物损失，需在同等条件下通过提高叶面积的增长速率来快速提升光合有效面积，从而相对提高植物的光合效率。通过比较对数生长期内叶面积增长加速期持续时间与开始测定叶面积到完成整个对数生长期所需时间的比值，获取叶面积增长速率升至最大所需相对时间，有助于准确评估植物的生长状况，为作物灌水策略的研究提供理论依据和数据支撑。

发明内容

本发明提供了一种基于叶面积增长模型制定作物灌水策略的方法，以克服现有技术中测定过程较为复杂、成本较高、无法准确预测的不足，解决了现有技术中不能简化测定作物灌水策略的难题。

本发明采取以下技术方案：

一种基于叶面积增长模型制定作物灌水策略的方法，包括以下步骤：

步骤一，实验室内采用同样规格的穴盘萌发植物种子，配制培养液培养植物幼苗，至3叶期以上，随机选择生长长势一致的幼苗作为被考察植物幼苗；

步骤二，被考察植物幼苗分别培养在不同干旱胁迫水平的培养液中培养10天以上，将不同干旱胁迫水平的培养液依次复水至相对较低干旱胁迫水平的培养液，被考察植物幼苗在相对较低干旱胁迫水平的培养液继续培养1周以上，以此设计出不同供水方案；

步骤三，从被考察植物幼苗在不同干旱胁迫水平的培养液中培养的第1天开始，以第4完全展开叶为考察对象，于每天同一时段测定叶片的长L和宽W，叶片长L和宽W的测定持续至复水后1周以上；

步骤四，将叶片的长L和宽W代入预先构建的植物叶面积计算模型，获取不同供水方案下持续2周以上植物每天的叶面积A；

步骤五，利用四参数逻辑斯蒂方程构建植物叶面积A与时间D的关系模型；