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广西大学本科生毕业设计（论文）开题报告 学号 0631240202 学生姓名 刘 静 学院 农学院 专业农业资源与环境2006级 指导教师 李伏生 职称 教授 年级 设计（论文）题目 根区局部灌溉和氮钾水平对玉米生长干物质积累和水分利用的影响 本课题国内外研究动态及意义： 分根交替灌溉技术是目前国际上前沿研究技术，已成为国内、外研究的一个热点。其发展趋势主要是将分根交替灌溉的原理与不同灌溉技术形式结合起来，并分别确定最优的供水模式及灌水技术要素的组合，并研制开发相应的配套设备，在田间实现控制性分根交替灌溉过程。 分根区交替灌溉又称控制性根系分区交替灌溉，它的提出是由康绍忠等（1997）根据研究作物光合作用、蒸腾失水与叶片气孔开度的关系以及干旱条件下的根系信号传递与其对气孔调节的机制得来的，是一种新的农田节水灌溉技术[7]。其实质就是作物在受到水分胁迫时产生根信号，在人为保持根系活动层的土壤在水平或垂直剖面的某个区域干燥，同时通过人工控制使根系在水平或垂直剖面的干燥区域交替出现的情况下，始终生长在干燥或较为干燥土壤区域中的一部分根系会产生水分胁迫信号有效地调节气孔关闭，而另一部分根系从土壤中吸收较少量的水分供作物基本生命活动所需，同时交替供水后表层土壤总是间歇性地处于干旱处，从而减少了棵间一直湿润时的无效蒸发损失和总的灌水量，从而达到节水而不牺牲光合产物累积的目的[1]。梁宗锁等（2000）在分根区交替灌溉下研究玉米内源ABA含量增减与气孔导度的关系，并且对比外源ABA处理作对比，证明根系所形成的内源ABA和吸收的外源ABA都能够控制气孔导度，为作物感知环境缺水根源信号传递理论和控制性分根交替灌溉的节水新技术提供了依据[2]。 在根区局部灌溉对作物生长性状方面，潘丽萍等（2009）等通过对盆栽棉花在三种不同的灌溉方式下，其生长、光合产物分配及相关生理响应的研究表明：分根交替灌水能刺激棉株吸收根生长，有效调节同化产物在根冠间的比例和分配，是一种切实可行的节水灌溉方式[3]。 陈新明等（2006）通过对番茄根区局部灌溉番茄的根须数量小于传统沟灌番茄的根须数，而局部灌溉的产量有所增加。这说明合理的灌溉能够调控作物根系生长发育，维持根冠间协调平衡的比例，达到制约根的过剩生长，降低无效根的生长、减小根系“ 拥挤”现象，从而调控养分和水分的合理分配，使作物生育期内干物质积累重新分配，最终实现产量最大，或不降低产量的，并提高作物水分利用效率。该技术降低了番茄的蒸腾量、减小了气孔导度，减少了水分的消耗，使番茄生长量和光合面积更加适宜，使得同化产物在根冠之间分配的更趋于合理，调控了作物品质，提高了水分利用率[4]。刘永贤等（2007）通过对烤烟不同生育时期进行分根区交替灌溉研究表明，分根区交替灌溉能在一定程度上促进烤烟的生长发育，有一定的增高效应。 在根区局部灌溉对作物干物质积累的影响方面，刘永贤等（2007）研究表明不同施肥水平下，烤烟伸根期和成熟期进行分根区交替灌溉均能明显的提高干物质在茎部的积累，而且在较高施肥条件下这种效应更为明显[5]。 国外Tan等通过对桃树的研究结果表明，桃树幼苗所需全部水分可以通过只向一半的根区土壤供水就可得到满足，且水分利用率没有明显的影响[6]。Blackman和Davies（1985）所做的玉米实验，将一株玉米根分别生长在两个盆内，让一半根系处于充分供水而另一半根系受旱与两边均供水的对照处理相比较，一半受旱的根系植株叶片气孔导度明显下降，当受旱的一半根系浇水后气孔导度明显升高至对照水平，若用刀片切除干土中的根也可以恢复气孔导度和生长速率，可以推测干旱土壤中的根产生了某些物质而控制气孔[7]。 国内康绍忠等（2001）研究表明分根区交替灌溉可以刺激根系吸收水分的补偿效应，减少蒸腾而使光合作用维持在较高的水平，减少作物的生长冗余，提高肥料的生产效率。同等生物量下，分根区交替灌溉比常规灌溉节约利用水分资源[8]。胡田田，康绍忠（2005），研究表明交替灌溉有利于不同根区养分的均衡利用，交替灌溉使不同根区施用肥料氮的利用、损失及残留相近，同时降低了玉米体内的氮素浓度，减小氮素的奢侈吸收，局部灌溉比均匀灌溉提高了氮素的生产效率。[9]胡田田、康绍忠等（2005），研究不同灌溉方式和不同氮素水平对玉米吸收水分的影响，表明，高氮水平下，局部灌溉可以缩小根区间耗水量的差距[10]。杜太生等（2007）在大田试验中利用常规沟灌、固定隔沟灌溉、隔沟交替灌溉三种不同灌溉方式的对比，研究了隔沟交替灌溉对棉花生长、产量和水分利用效率的调控效应，结果表明，隔沟交替灌溉方式可以调节光合产物在根冠间的比例和分配，优化根冠比，提高水分利用效率[11]。潘丽萍等（2009）以盆栽棉花为试验材料，研究了常规灌溉、根区固定灌溉和根区交替灌溉三种不同的灌溉条件下，棉花生长、光合产物的分配和相关的生理响应，结果表明：根区交替灌溉可以刺激棉叶和木质部脱落酸浓度大幅度增加，降低耗水量，同时使吸收根的数量增加，使根区吸收均匀分配[12]。 毕业设计(论文)研究内容、拟解决的主要问题： 研究的主要内容：通过在不同氮钾水平、不同生育期对玉米进行根区局部灌溉和根区常规灌溉的处理，于不同时期测定玉米的株高、最大叶面积和干物质量等因素，与常规灌溉作对比，一是分析不同的处理方式对玉米的生长状况的影响；二是分析不同的处理方式对玉米干物质量积累；三是分析分析不同的处理方式对玉米水分利用效率的影响，进一步研究促进玉米生长、增加玉米产量和节水的方式。 拟解决的主要问题是：找出根区局部灌溉条件下水肥耦合的最佳模式 毕业设计(论文)研究方法、步骤及措施： 盆栽试验方案： 试验设灌水方式和施肥量两因素。灌水方式设常规灌溉(CI，每次对全部土壤均匀灌水)、分根区交替灌溉(APRI，交替对1/2区域土壤灌水)设苗期～拔节期和苗期～抽雄期分根区交替灌溉和部分根干燥(PRD，每次固定对1/2区域土壤灌水)设苗期～拔节期和苗期～抽雄期部分根区固定灌溉。氮钾水平设3种低NK、中NK和高NK，即低肥为：施N和K2O为0.10g/kg土；中肥为：施N和K2O：0.15g/kg土；高肥为：施N和K2O：0.2 g/kg土。玉米氮钾配比1:1。所有处理施P2O5量相同，为0.10g/kg土。N用尿素（含N46%）供给，P2O5用磷酸二氢钾（含P2O5约为52%，K2O约为34%）供给。计算P、K肥时以P肥为基准，K不足时用KCl（K2O约为60%）补足。肥料均采用分析纯。磷肥全部用作基肥，氮肥和钾肥60%作基肥，其余40%用作追肥，分2次追施完成。试验按完全方案设计，共15个处理，每个处理设3个重复，共45盆，随机区组排列。 测定项目及方法： 土壤化学分析：采集试验前处理的土壤，在室内测定其PH值、所含氮磷钾的量等。将试验结束后的盆栽土壤收集，进行室内分析，测定。 生长性状的测定：分别测定试验中每株玉米的株高和叶面积。株高的测量是从根基部测量最高叶片的顶部的高度。叶面积测定是先量取每株玉米完全展开叶的长度与叶片最大宽度并将他们相乘，再乘以经验系数0.75，然后再将所有叶片的叶面积相加即得单株叶面积。干物质积累量的测定：试验结束后，将植株除去根部，收获后采集各处理地上部分及根系，整株采集到大信封当中，在室内进行擦洗干净，在90℃烘箱杀青30 min后于60℃烘至恒重，称其干质量。 耗水量及水分利用效率的测定：用烘干法测定各处理不同根区的土壤含水率，记录每次灌水的时间、方式和灌水量，再根据整个生育期的灌水量，计算各个根区全生育期的实际耗水量。玉米冠层水分利用效率用下述公式计算： 冠层水分利用效率（kg/m3）?总干质量（冠干质量?根干质量） 耗水总量主要参考文献： [1] 史文娟,康绍忠,王全九等. 控制性分根交替灌溉–常规节水灌溉技术的新突破[J]. 灌溉排
水,2000, 2: 32-35. [2] 梁宗锁,康绍忠,高俊风等.分根交替渗透胁迫与脱落酸对玉米根系生长和蒸腾效率的影 响.作物学报,2000,26(2):250-255. [3] 潘丽萍,李彦,唐立松等.局部根区灌溉对棉花主要生理生态特性的影响.中国农业科学,2009,42(8):2982-2986. [4] 陈新明,蔡焕杰,王燕等.无压局部灌溉对番茄生长发育及品质的影响研究.塔里木大学学报,2006,18（3）:9-28. [5] 刘永贤,李伏生,农梦玲等.不同生育时期分根区交替灌溉对烤烟生长和氮钾含量的影响.灌溉排水学报,2007,26（6）102-109. [6] Poin S,Tagliavini M,Neri D,Scudellari D,Teseli M. Influence of root pruning and water stress growth and physiological factors of potted apple, grade, peach and pear trees[J].Sci. Hortic,1992(52): 223~226. [7] Cowan I.R., Raven, J.A., Hartung, W., Farquhar, G.D. A possible role for abscises acid in couplistomata conductance and photosynthetic carbon metabolism in leaves. Aust.J.Plant Physiol., 1989: 489~498. [8] 康绍忠,潘英华,石培泽等.控制性作物根系分区交替灌溉的理论与试验[J].水利学报,2001,(11):83—89. [9] 胡田田,康绍忠,张富仓.局部灌水方式对玉米不不同根区氮素吸收与利用的影响.中国农业科学,2005,38（11）:2290-2295. [10] 胡田田,康绍忠,李志军等.局部供应水氮条件下玉米不同根区的耗水特点.农业工程学报,2005,21（5）:34-37. [11] 杜太生,康绍忠,王振昌等.隔沟交替灌溉对棉花生长、产量和水分利用效率的调控效应. 作物学报, 2007，33(12)：1982—1990. [12] 孙景生,康绍忠,蔡焕杰等.控制性交替灌溉技术的研究进展[J]．农业工程学报,2001, 17 (4): 1-5. [13] 阿吉艾克拜尔,邵孝侯,钟华等.调亏灌溉及其对烟草生长发育的影响研究[J].河海大学学报,2006, 34(2): 171-174. [14] 李志军,张富仓,康绍忠等.控制性根系分区交替灌溉对冬小麦水分与养分利用的影响[J].农业工程学报,2005, 21(8): 17-21. [15] Liu Fulai，Shahnazari Ali，Andersen Mathias N.，et al．Effects of deficit irrigation (DI) and partial root drying (PRD) on gas exchange, biomass partitioning, and water use efficiency in potato[J]．Scientia Horticulturae，2006, 109: 113~117. [16] Zegbe J.A,Behboudian M.H.,Clothier B.E. Partial rootzone drying is a feasible option for irrigating processing tomatoes [J]. Agricultural Water Management，2004, 68: 195~206. [17]程福厚,霍朝忠,张记英等. 调亏灌溉对鸭梨果实的生长,产量及品质的影响[J]. 干旱地区农业研究,2000,18(4):72-76. [18]郭相平,刘才良. 调亏灌溉对玉米需水规律和水分利用率的影响[J].干旱地区农业研究,1999,17(3):92-96. [19]汤莹,郭永杰,蔡德英等. 调亏灌溉对河西绿洲春小麦生长发育和产量的影响[J]. 甘肃农业科技,2002,6:22-24. [20]裴东,张喜英,亢茹等. 调亏灌溉对棉花生长生理及产量的影响[J]. 生态农业研究,2000,8(4):52-55. 是否可以进入设计（论文）研究： 指导教师签名： 2009年 5 月 20 日
是否可以进入设计（论文）研究： 教研室(系、研究所)主任签名： 2009年 5 月 22 日
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