花生生長動態(tài)與土壤水分的關系及模擬模型的研究.pdf

1、2007年設置水分試驗,通過不同生育時期控制不同的土壤含水量,研究了土壤水分對花生光合特性、植株生長動態(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模型。主要研究結果如下： 1、水分脅迫對花生生理特性和物質(zhì)生產(chǎn)的影響 采用盆栽試驗,在花生出苗當天至出苗后40開進行水分處理,土壤相對含水量分別保持在90％、70％、50％、40％。在水分處理期間90％濕潤處理、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)、實際光化學效率(φPS Ⅱ)、最大光化學效率(Fv/Fm)、光化學猝滅值(qP)、最大熒光值(Fm),增加了初始熒光值(Fo)、非光化學猝滅值(qNP)。土壤干旱導致了花生葉片蒸騰速率、氣孔導度和胞間COs濃度的下降,降低了花生葉片的水勢,增加了花生葉片的滲透勢。隨著土壤相對含水量的降低,花生葉綠素含量逐漸增加,但是土壤相對含水量為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。苗期各因子與光合速率相關性的大小順序依次為Fv/Fm＞氣孔導度＞φPS Ⅱ＞水勢＞滲透勢＞根系活力＞蒸騰速率＞葉綠素含量。 采用池栽試驗生育前期土壤相對含水量分別保持90％、70％、50％進行水分處理,干旱降低了花生的干物質(zhì)積累量,相對含水量為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枝長度,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,側枝長、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、花生對干旱脅迫的適應性 盆栽試驗水

5、分處理保持40d,各處理土壤相對含水量均恢復到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％。當各處理土壤含水量均降低到40％時,苗期40％、50％干旱處理的光合速率、實際光化學效率(φPSⅡ)、最大光化學效率(Fv/Fm)仍比70％處理的高。說明花生對苗期干旱有一定的適應性。 花生生育前期土壤相對含水量50％保持干旱脅迫,在產(chǎn)量形成期恢復到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％。前期自然水分生長產(chǎn)量形成期進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％的相對含水量有利于增產(chǎn)和水資源高效利用?；ㄉ笃谕寥肋^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、長的為490mm。在生育前期保持50％,產(chǎn)量形成期保持70％相對含水量是有利于實現(xiàn)水資源高效利用的水分管理模式,在此基礎上增加灌水量,則造成水資源的浪費。 花生各生育階段耗水量表現(xiàn)為結莢期>花針期>苗期>飽果期：耗水模系數(shù)亦有相同規(guī)律。結莢期是花生對水分旺盛吸收的階段,結莢期的土壤水分狀況對花生的生物量形成至關重要,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,花生主要消耗這一土層的水分,60cm以下土層土壤相對含水量變化很小。 4、花生物質(zhì)生產(chǎn)模擬模型 觀測了2007年水分試驗中三個不同水分含量處理各生育進程(出苗后天數(shù))的干物質(zhì)積累量。經(jīng)過回歸分析和曲線擬合,干物質(zhì)積累發(fā)展動態(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)積累動態(tài)模型,對方程求導獲得干物質(zhì)積累速率GR,則相對生長速率RGR=GR/W。以每個生育時期3個不同含水量作自變量,分別建立不同生育時期干物質(zhì)積累相對增長速率RGR與土壤相對含水量的擬合方程,RGR=f(Wi, dj)=A+B1*Wi+B2*Wi^2,獲得各個時期對應的參數(shù)值A、B1、B2。參數(shù)A、B1、B2分別與生長進程(出苗后天數(shù))進行曲線擬合,引入生長進程自