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随着全球气候变暖和社会发展,我国水资源的短缺问题日益严重,已无法满足丰水高产的要求,作物干旱缺水已是农业生产中存在的普遍问题,节水灌溉成为农业生产中的重大课题,进行作物缺水诊断指标的试验研究以确保灌溉的适时适量是减少水资源浪费、提高水资源利用率,发展可持续农业、合理管理水资源的根本途径之一。
分别于2009年3~7月和9~12月在华南农业大学简易大棚内进行了甘蔗盆栽试验,试验对甘蔗苗期、分蘖期设置了对照、轻旱、中旱和重旱四个不同程度的控制灌溉处理,通过测定控制灌溉下甘蔗的冠层光谱反射率、冠层温度和叶水势以及土壤含水量,研究分析了冠层光谱反射率、冠气温差、叶水势在苗期和分蘖期的变化规律及其反映甘蔗缺水状况的敏感性和重要性。主要研究结果如下:
(1)对控制灌溉条件下甘蔗冠层光谱反射率进行了研究分析,结果表明甘蔗苗期和分蘖期的冠层光谱反射率在可见光和近红外波段,随土壤含水量的增加逐渐降低,且可见光波段的反射率较低,近红外波段的反射率较高。不同水分处理下的比值植被指数(RVI)的差异较显著,适宜用来监测土壤的水分状况。比值植被指数(R960/R560)与土壤含水量呈极显著关系并建立了相关方程,根据方程及土壤含水量临界值确定了各处理水平的RVI阈值,为利用光谱信息监测甘蔗水分亏缺提供了依据;另外,甘蔗叶水势与1400hm和1900hm处的光谱吸收特征峰深度和面积具有良好的线性回归关系。
(2)对控制灌溉条件下甘蔗冠层温度进行了研究分析,结果表明不同水分处理下的甘蔗冠层温度的变化趋势基本一致,日出后随着太阳辐射的增强冠层温度逐渐升高,午后达到最高值,之后随太阳辐射的减弱而降低。建立了14:00冠气温差与土壤含水量的线性方程,相关系数达到0.898,呈极显著关系,并根据方程及土壤含水量临界值确定了各处理水平的△T阈值,为利用冠气温差诊断甘蔗水分亏缺提供了依据。
(3)对控制灌溉条件下甘蔗叶水势进行了研究分析,结果表明甘蔗叶水势在苗期和分蘖期均随土壤含水量的降低而降低,控制灌溉下叶水势的差异在上午和下午14:00后较小,而在早上8:00和下午14:00左右则最大。早晨8:00的叶水势和土壤含水量的相关系数为0.902,具有极显著的相关关系并建立了线性方程,根据方程及土壤含水量临界值确定了各处理水平的叶水势阈值,为利用叶水势诊断甘蔗水分亏缺提供了依据。控制灌溉下下午14:00的叶水势与与空气温度和湿度均具有良好的线性相关关系,说明下午14:00的叶水势受空气温度和湿度的影响较大。
(4)比值植被指数、冠气温差和叶水势三种指标与土壤含水量的通径分析表明,比值植被指数、冠气温差和叶水势对甘蔗水分状况的敏感程度不一,对甘蔗水分状况的最敏感指标是叶水势,其次是冠气温差,比值植被指数最不敏感。