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灌溉解析水胁迫声发射下花卉节水

水与一切生命活动是紧密相关的,植物的生命活动只有在一定的细胞水分状态下才能进行。由水分亏缺造成的植物产量的减少超过了所有其它胁迫的总和,水资源状况和利用水平已成为评价一个国家或地区经济能否持续发展的重要指标。我国节水技术的综合应用程度还比较低下,与发达国家存在着很大的差距。同时,也说明我国节水农业的发展有着极大潜力和广阔前景。各种灌溉技术也得到了快速发展。视情精准灌溉已成为节水的重要措施和提高节水效率的重要途径之一。

  一般植物吸水和散失水分的过程是植物本身不同的器官和它所在环境的相互作用、反馈影响的结果,受土壤、植物、大气连续体(简称SPAC)各个环节的综合作用。因此,判断植物是否缺水应从气候、植物、土壤三方面入手。以往的水分评价指标大体可分为3种类型。一类是以土壤为对象,这是传统上常采用的,属于间接指标。第二类以环境为对象,通过环境条件的变化估计植物需水量,也属间接指标。第三类直接以植物为对象,这类指标受到越来越多的关注。因为,人们逐渐认识到,归根到底,植物本身应该是需否灌溉的最佳指示物,因为只有它们能把控制植物水分平衡的土壤因子和大气因子整合起来。以土壤为对象时多采用土壤水势或土壤相对含水量,其优点是比较稳定,受环境影响小。但其毕竟是反映植物生长环境的间接指标,且反映比较迟钝、滞后,精度低。

  1、植物、品种及生长状况对土壤水分的反应有很大差异。

  2、以土壤水分测定深度和植物根系深度存在不确定性。

  3、根系分布和土壤水分是不均匀的,使取样的难度增大。

  4、少量的降水或灌溉产生的局部灌水对整个根区水分亏缺的判断带来困难。

  以环境为对象的指标主要有通过水面蒸发量来估计同期植物的耗水量,以此来指导灌溉,其优点是简便易行,缺点是精度较低。

  基于上述原因,以植物本身为对象的水分亏缺判断越来越受到众多学者的推崇。这一类的指标可分为形态指标和生理指标两种。形态指标是指与植物水分代谢相关的形态特性,如叶色、叶角、叶片卷曲的程度等。

  用CCD彩色摄像头对番茄秧苗的形态指标作了监测,并采用有限元法进行了图像特征提取,而后应用神经网络对植物含水量与图像有限元特征间的非线性关系进行识别和鉴定,从而预测正在萎蔫的植物的水分状况。但是监测植物的萎蔫现象很难量化其缺水程度,而且植物出现萎蔫时,生长已经减缓,甚至有些组织已遭破坏,因此长势长相的变化不是确定需要灌溉的良好指标,寻求比其更敏感的指标是必需的。生理指标是指一些与水分相关的生理性状。如叶片含水量、叶水势和渗透势、叶片或冠层温度、气孔平均开张度或气孔水汽扩散阻力、茎直径的变化、蒸腾速率等。植物水分亏缺指数综合考虑了土壤、植物和外界环境的因素,被认为是较好的指标之一,其主要考虑因素是气孔水汽扩散阻力和气象条件的变化。

  因此,大多数生理参数作为植物水分亏缺诊断的指标还存在一些尚待解决的问题,如这些指标不但由土壤水分所决定,还受大气条件、内部生理活动等多因素的影响;有的指标测定烦琐,代表性差,难以实现自动、快速、大量的检测,限制了生理指标在生产中的应用。然而,近几年对植物水分生理研究的最新进展让我们发现,植物其实一直以自己的“语言”在时刻向我们传达着缺水的信号,即所谓的/会说话的植物,只是这种声音以前被我们忽略了。植物的“语言”是指发生在植物水流通路上由于缺水而造成水流断裂时发出的爆裂声,或成为尖叫声,即植物的“声发射”现象。

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