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摘 要 3
引言
水稻是在世界上拥有最大栽培面积，最高消费量的三种作物之一，满足了越来越多的人口导致的全球食物方面的需求。水稻需要大量的水来保持生长，在世界上有差不多3/4的水稻是在淹水条件下种植，远超其他的耕地作物，在世界和亚洲用于水稻生产的水量分别占其水资源总量的75%和80%[1]。在我国，农业灌溉消耗的水占据了我国总用水量的63%以上，而水稻灌溉用水则消耗了农业灌溉用水的65%左右[2]。然而全球水资源随着时间的推移变得越来越少，我国的人均水资源占有量平均只有2260m³，连世界平均水平的1/4都不到，而且人均淡水利用率非常低。同时全球气候变暖使植物蒸腾的水量变得越来越多，因此水资源缺乏正在威胁着中国稻区的水稻生产，并且因气候突变和农业用水量过大导致灌溉农业地区的缺水状况变得更加严重[3]，因此使用非接触式传感技术变得势在必行，并且将成为在灌溉农业地区控制灌溉计划的主要策略之一。
传统的通过估算植物的水分状况来评估植物的水分胁迫，例如压力室或烘干法非常耗时。在现场时，环境条件的频繁变化可能会进一步影响测量[4]，需要更快的进行测量。近年来，精确农业、信息农业等现代农业生产方式的发展为作物水分的高效管理提供了新的手段和方法。在水分缺少的条件下，大多数植物含水率下降，并由此导致气孔关闭，从而限制蒸腾速率，进而影响植物的冠层、叶片温度。因此作物的水分状况可以很好的从作物冠层温度和叶片温度反映出来。热成像是根据植物温度监测水分胁迫的重要技术，凭借着指向性和拍摄高质量热图像的能力，能够在较大面积上测量植物的温度，可以快速的反应作物冠层温度信息，而且是没有损伤的、非接触式的。我国在20世纪80年代开始这一研究，虽然得到了一些成果，但是缺少总体和持续的研究，尤其是冠层温度与作物自身特性如生理、产量及其构成研究和冠层温度、气温与大气因子模型的建立还需要进一步深入的研究[5]。因此开展不同品种，不同水分处理的模拟实验，分析作物的生长、形态结构及冠层温度等生理生态过程受水分影响的程度，更加深入的研究通过冠层温度来监测作物水分状况的技术，对于我国农作物的水分监测和有效灌溉以及区域水资源的管理都具有非常重要的意义。
本次研究的研究对象是水稻，通过开展不同水分处理的池栽实验，系统获取水稻生育期的形 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072* 
态、生理生态指标及生长指标，并与冠层不同角度和植株的不同高度进行同步，并通过获取冠层热红外温度信息和周围环境信息，以明确水稻植株、冠层和叶片的水分和温度相关指标的时空变化特征，构建基于敏感温度指标的水稻植株水分监测模型，为利用植株温度指标监测水稻水分状况提供理论依据，从而为精确农业和数字农业的快速发展与应用实践作出贡献。
1 材料与方法
1.1 试验设计
本实验于2019年在国家信息农业工程技术中如皋试验示范基地（江苏省如皋市白蒲镇，120°19′E，32°14′N）进行。栽种的品种为武运粳27和苏两优295，在干旱的地方进行育秧。该项试验在水泥池田地进行，试验田块的土壤类型为黄黏土。试验设置了W1、W2和W3共3个水分处理，w1处理为土壤体积含水量的20%水层灌溉、w2处理为30%，w3处理为5cm的水层灌溉。试验采用裂区设计，品种处理为主区，水分处理为副区，小区面积为12m2(3m*4m)，3次重复，随机区组排列。水稻在2019年5月16日进行播种，6月20日移栽至水泥池，3株苗一穴，每一株和每一行的距离分别为15cm和30cm。每个处理都是同样的施氮量，为220kgha1，根据比例4:2:2:2分别施入基肥，分蘖肥，促花肥，保花肥。每个处理将磷肥(P2O5)和钾肥(K2O)做基肥一次性施用，分别施放135kgha1和220kgha1。水稻种植于水泥池内，水泥池上方设有可以活动的遮雨棚，当下雨的时候就可以遮盖防雨棚，保证处理的持续。其他栽培管理措施与当地的水稻高产田相同。
1.2 水分控制
每个处理的水分控制在水稻分蘖末期开始，一直持续到水稻成熟期结束，本次实验在水稻分蘖期没有进行搁田处理，水稻种植于底部密封的钢筋混凝土结构水泥池中，上方设有移动式活动防雨棚，下雨天盖上大棚。在每天下午五点用英国产WETsensor便携式土壤水分测定仪测定小区土壤含水量，一个小区随机测取5个样点测量，用测量的平均值代表小区的土壤含水量，如果低于处理设定的最低限制土壤含水量，就需要及时进行补水保证处理保持不变。
1.3 取样和测试时间
1）生育期：详细记录水稻的播种期、移栽期、分蘖期、孕穗期及开花期、生理成熟期。
2）取样与测定：在水稻拔节期、孕穗期、抽穗开花期、灌浆期、成熟期各取样一次，每次在下午5：007：00进行取样，每个小区选取3穴具有代表性的，长势相对较为均匀一致的植株作为样本。
1.4 测试项目和计算方法
1.4.1 土壤含水量的测定
对耕作层20cm的土壤体积含水量的测量本次实验采用的是英国便携式水分速测仪Wetsensor。
1.4.2 气象资料的获取
使用设立在试验田东侧50米处的Dynamet科研级自动气象站观测记录，每5分钟记录一次光强、大气温度、大气湿度、风向、风速和降雨量等气象数据，仪器的传感器都是设立在距离地面垂直高度两米2m的地方。
水泥池间的湿度数据使用美国OnsetHoBo公司生产的U14001型HOBO温度/相对湿度自动记录器与气象站同步测量，仪器安置在试验田上方1m处。
1.4.3 叶片温度及叶气温差的计算
在水稻生长各个生育期，与取样同步使用美国雷泰RAYTEK ST60手持式红外测温仪测定水稻顶一叶（D1）、顶二叶（D2）、顶三叶（D3）的叶片温度。在每天的13:0014:00进行测量，测量时将探头放置在距离叶片12厘米高的地方，对准叶片中部的正面和反面进行测量，取测量平均值作为叶片的温度(T1)，根据同步测定的大气温度(Ta)，计算出叶气温差(dT1a)。dT1a=T1Ta。

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