[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

摘要

本发明公开了一种基于复水水分利用效率判定作物灌水时间点的方法，包括以下步骤，第一、模拟设置5个渗透胁迫水平。第二、对作物叶片进行渗透胁迫处理。第三、对作物叶片进行复水处理。第四、测定被考察作物叶片的净光合速率和叶片水势。第五、计算作物叶片的不同复水水分利用效率WUER。本发明能精确预测作物灌水时间点，需水信息直接采自作物本身同时兼顾作物自身生理特性，不受土壤、环境、天气等复杂气象条件的影响，所需作物材料易于获取，采用的步骤少，计算简单，可应用于精确指导作物的灌溉时间，实现节水灌溉。

主权项

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PNl，μmol/m2·s和叶片水势Wl，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PNl^(l‑1)和Wl^(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，MPai——解离系数为1Q——细胞液溶质浓度，mol/LR——气体常数，0.0083L·MPa/mol·KT——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：ΔPNl^(l‑1)＝PNl^(l‑1)‑PNl       (5)ΔWl^(l‑1)＝Wl^(l‑1)‑Wl       (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342g/molW——叶片水势，MPai——解离系数为1R——气体常数，0.0083L·MPa/mol·KT——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(表示为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WUER,单位mmol CO2/mol H2O: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WUER的最大值WUER(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，b∈1，2，3，4，5，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。