基于红外热图像和光合生理参数监测棉花冠层水分胁迫状况的研究

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1、分类号：密级：公开学号：2009107007单位代码：10759石河子大学硕士学位论文基于红外热图像和光合生理参数监测棉花冠层水分胁迫状况的研究研究生程麒指导教师王登伟教授申请学位门类级别农学硕士学科、专业名称作物栽培学与耕作学研究方向农业信息技术所在学院农学院中国·新疆·石河子2012年5月Thestudytomonitorcottoncanopyofwaterstressconditionbasedoninfraredthermalimagesandphotosyntheticphysiologic

2、alparametersADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofAgricultureBy(InformationTechnologyinAgriculture)DissertationSupervisor:May,2012学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外

3、，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：年月日学位论文版权授权书本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：

4、年月日摘要[研究目的]：本研究主要是采用红外热像仪，分别在棉花的盛蕾期、开花期、盛花期、结铃期和盛铃期进行5次图像采集，并分析计算CWSI；采用Li-6400光合仪获取棉花（不同水分、不同品种）冠层在不同生育时期的光合生理指标，诸如净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）；利用荧光仪测定Fv/Fm，获取叶绿素荧光特征参数；将棉花地上叶面积指数LAI、荧光参数和光合生理参数的冠层特征参数与水分胁迫指数CWSI之间进行相关分析，进而找出适用于红外遥感热图像监测棉花冠层水分状况，并建立评价各种水

5、分胁迫条件下冠层光合生理指标的定量模型，为棉花水分的遥感监测提供一些理论依据。[研究方法]:利用不同水分处理下2个棉花品种4水平水分处理冠层的红外热图像，运用图像处理技术，提取棉花冠层受光叶片的温度，并将湿人工参考表面（WARS）的温度运用到Jones定义的作物水分胁迫指数CWSI的经验公式中，计算CWSI；同步采集棉花叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr），叶面积指数（LAI）,荧光参数，并探索棉花水分胁迫指数CWSI与其光合参数、叶面积指数，荧光参数之间的定量关系。[研究结果]:

6、（1）通过水分试验，利用人造参考湿表面的方法提取CWSI在新疆的棉花上进行干旱胁迫状况的监测研究。对不同水分处理条件下的CWSI，结果显示，不同水分处理条件下，W1与W2，W3与W4，棉花冠层CWSI无明显差异，而W1、W2与W3、W4间棉花冠层CWSI存在明显的差异（α=5%）。W1、W2的棉花冠层CWSI较高，盛花期至结铃期CWSI甚至有饱和现象的发生，本研究给出了棉花各关键时期CWSI值，盛蕾期CWSI为0.57～0.58，开花期—结铃期应在0.37～0.4，盛铃期为0.5。对棉花CWSI与净光合

7、速率、气孔导度及蒸腾速率的相关分析，结果表明，CWSI与Pn、Gs和Tr均呈现极显著的线性负相关关系，通过建立CWSI与光合参数的线性相关模型，CWSI与Pn、Gs和Tr可同步反映棉花冠层水分胁迫的状况。（2）通过叶面积系数的分析表明，不同水分条件下，2棉花品种在5个关键生育时期，LAI变化趋势相似，盛花期和结铃期达到最大值，盛铃期以后开始缓慢下降；W1和W2的LAI均明显低于W3和W4，这说明棉花受到水分胁迫的影响，光合生产能力下降，导致LAI相对较低。对棉花CWSI与叶面积系数（LAI）的相关性分析

8、表明，棉**花冠层生育期平均CWSI与平均LAI呈现1%极显著的负相关关系（r=-0.8661），CWSI随着LAI的增大而减小；当CWSI相对较高时，对应的LAI相对较低，说明棉花受到干旱胁迫时，叶面积系数急剧降低。（3）通过对棉花花铃期水分胁迫指数CWSI与净光合速率、气孔导度、蒸腾速率的相关分析，表明干旱胁迫下，叶片Pn、Gs和Tr的降低是棉花常见的生理表现，干旱胁迫加快了光合作用强度的下降趋势；花铃期缺水对棉花的生长发育和生理代谢均