基于紅外熱圖像和光合生理參數(shù)監(jiān)測棉花冠層水分脅迫狀況的研究.pdf

1、[研究目的]：本研究主要是采用紅外熱像儀，分別在棉花的盛蕾期、開花期、盛花期、結(jié)鈴期和盛鈴期進(jìn)行5次圖像采集，并分析計(jì)算CWSI；采用Li-6400光合儀獲取棉花（不同水分、不同品種）冠層在不同生育時(shí)期的光合生理指標(biāo)，諸如凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）；利用熒光儀測定Fv/Fm，獲取葉綠素?zé)晒馓卣鲄?shù)；將棉花地上葉面積指數(shù)LAI、熒光參數(shù)和光合生理參數(shù)的冠層特征參數(shù)與水分脅迫指數(shù)CWSI之間進(jìn)行相關(guān)分析，進(jìn)而找出

2、適用于紅外遙感熱圖像監(jiān)測棉花冠層水分狀況，并建立評價(jià)各種水分脅迫條件下冠層光合生理指標(biāo)的定量模型，為棉花水分的遙感監(jiān)測提供一些理論依據(jù)。
　　[研究方法]:利用不同水分處理下2個(gè)棉花品種4水平水分處理冠層的紅外熱圖像，運(yùn)用圖像處理技術(shù)，提取棉花冠層受光葉片的溫度，并將濕人工參考表面（WARS）的溫度運(yùn)用到Jones定義的作物水分脅迫指數(shù)CWSI的經(jīng)驗(yàn)公式中，計(jì)算CWSI；同步采集棉花葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速

3、率（Tr），葉面積指數(shù)（LAI）,熒光參數(shù)，并探索棉花水分脅迫指數(shù)CWSI與其光合參數(shù)、葉面積指數(shù)，熒光參數(shù)之間的定量關(guān)系。
　　[研究結(jié)果]:（1）通過水分試驗(yàn)，利用人造參考濕表面的方法提取CWSI在新疆的棉花上進(jìn)行干旱脅迫狀況的監(jiān)測研究。對不同水分處理?xiàng)l件下的CWSI，結(jié)果顯示，不同水分處理?xiàng)l件下，W1與W2，W3與W4，棉花冠層CWSI無明顯差異，而W1、W2與W3、W4間棉花冠層CWSI存在明顯的差異（α=5％）。W1、W

4、2的棉花冠層CWSI較高，盛花期至結(jié)鈴期CWSI甚至有飽和現(xiàn)象的發(fā)生，本研究給出了棉花各關(guān)鍵時(shí)期CWSI值，盛蕾期CWSI為0.57～0.58，開花期—結(jié)鈴期應(yīng)在0.37～0.4，盛鈴期為0.5。對棉花CWSI與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度及蒸騰速率的相關(guān)分析，結(jié)果表明，CWSI與Pn、Gs和Tr均呈現(xiàn)極顯著的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過建立CWSI與光合參數(shù)的線性相關(guān)模型，CWSI與Pn、Gs和Tr可同步反映棉花冠層水分脅迫的狀況。
　?。?）

5、通過葉面積系數(shù)的分析表明，不同水分條件下，2棉花品種在5個(gè)關(guān)鍵生育時(shí)期，LAI變化趨勢相似，盛花期和結(jié)鈴期達(dá)到最大值，盛鈴期以后開始緩慢下降；W1和W2的LAI均明顯低于W3和W4，這說明棉花受到水分脅迫的影響，光合生產(chǎn)能力下降，導(dǎo)致LAI相對較低。對棉花CWSI與葉面積系數(shù)（LAI）的相關(guān)性分析表明，棉花冠層生育期平均CWSI與平均LAI呈現(xiàn)1%極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.8661**），CWSI隨著LAI的增大而減??；當(dāng)CWSI相

6、對較高時(shí)，對應(yīng)的LAI相對較低，說明棉花受到干旱脅迫時(shí)，葉面積系數(shù)急劇降低。
　?。?）通過對棉花花鈴期水分脅迫指數(shù)CWSI與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率的相關(guān)分析，表明干旱脅迫下，葉片Pn、Gs和Tr的降低是棉花常見的生理表現(xiàn)，干旱脅迫加快了光合作用強(qiáng)度的下降趨勢；花鈴期缺水對棉花的生長發(fā)育和生理代謝均有影響；同時(shí)，花鈴期CWSI與Pn、Gs和Tr均呈現(xiàn)極顯著的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，CWSI與Pn、Gs和Tr的相關(guān)系數(shù)分別為rCWS

7、I-Pn=－0.9121**、rCWSI-Gs=－0.9411**和rCWSI-Tr=－0.9659**通過建立CWSI與光合參數(shù)的線性相關(guān)模型，CWSI與Pn、Gs和Tr可同步反映棉花冠層水分脅迫的狀況，為進(jìn)一步利用CWSI定量監(jiān)測棉花花鈴期冠層的水分狀況，提供了依據(jù)。
　?。?）通過對棉花葉綠素?zé)晒釬v/Fm和ФPSII參數(shù)的變化分析，結(jié)果表明，水分脅迫使棉花各時(shí)期Fv/Fm和ФPSII均無明顯變化。
　　（5）通過對棉