實施土壤水分管理及水分梯度鑑定的系統的製作方法
2023-10-08 06:33:09
專利名稱：實施土壤水分管理及水分梯度鑑定的系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於作物種植管理技術及對植物進行抗旱性篩選和鑑定的一種實施土壤水分管理及水分梯度鑑定的系統。是實現對屬於作物種植的科學的水分管理，及抗旱新品種培育的生物研究技術。
背景技術：
水資源正成為包括我國在內的部分國家制約農業發展的重要因素。開發和高效利用水資源，培育抗旱節水的優質高產植物新品種以減少農業用水已成為全球農業研究的熱點。自上世紀中期以來，已從形態、生理生化等多方面，對水稻、小麥、玉米、菸草、擬南芥等多種植物進行了抗旱性研究。這些研究主要在室內進行，採用的乾旱方法主要包括高滲溶液法和盆栽(根管)法。高滲溶液法適用於苗期抗旱性鑑定。通常先用營養液培育出一定苗齡的植株，然後將正常生長的幼苗轉移到高滲溶液中(聚乙二醇、甘露醇、蔗糖、生理鹽水等)進行脫水處理。盆栽(根管)法可以通過人工控水，在植物生長發育的各個時期誘導產生乾旱，評價抗旱性。但由於要對每個盆(管)實施水分管理，工作量大，不適宜材料多的實驗。在對根系性狀進行研究時，盆內或根管內填裝土壤的緊實度一致與否也將對實驗結果產生影響。一些在大田進行的抗旱研究由於實驗材料分別種植在不同的田塊(如旱田和水田)，因此環境差異對實驗的影響很大，降低了實驗的可靠性和準確性。1999年，在墨西哥召開的「利用分子途徑進行作物遺傳改良以穩定乾旱地區作物產量」的國際討論會上，著名植物生理學家Blum博士指出，以往抗旱性研究進展不大的主要原因是抗旱性鑑定的技術與標準難以反映植株的實際生長狀況。會上各國研究人員達成共識，明確指出抗旱性鑑定必須在田間進行；抗旱性鑑定的對象必須是植物群體；抗旱性鑑定必須有科學的水分控制條件。因此，必須結合實際建立新的科學的抗旱性鑑定技術。
發明內容
本發明的目的是在大田環境下提供以人工控水誘導產生水分由高到低的一種實施土壤水分管理及水分梯度鑑定的系統，其特徵在於該系統為在田塊8上支撐擋雨和通風棚1、在擋雨和通風棚1下面設置噴灌供水裝置2和滴灌裝置3、深排水溝6在田塊8的周邊，並且排水溝壁上均勻分布的大小相同的滲水孔5；在田塊8的對角線的兩端及中部安裝了TDR管4，可監測地面以下各土層深度的土壤含水量；在棚內外不同的位置安裝了溫、溼度傳感器11，以監測和比較棚內外的溫度、溼度環境因子。
所述排水溝壁之間填充了大小不等的沙石7作為滲水層，在排水溝內安裝了液位探測器10，可監測排水溝內水位。
所述擋雨和通風棚1是南北走向的三連棟塑料大棚，其通風是指棚頂及四周的塑料薄膜可收卷。無雨情況下，捲起棚頂及四周的薄膜，以促進棚內外的空氣流通。
本發明的有益效果是在該系統內實施水分管理及土壤水分梯度鑑定可在同一塊田地上同時實現從水分充足到缺水乾旱的一系列土壤水分梯度，為植物抗旱性研究提供除土壤水分存在差異外，其它環境條件基本一致的實驗條件。保障了研究結果的準確性和可靠性，並提高了研究結果在生產中的應用性。
與現有技術相比，本發明具有以下幾個特點第一，抗旱鑑定設施建立在田塊基礎上，與實際生產環境接近；第二，提供了在其它環境條件基本一致的實驗條件下，可在同一田塊同時形成土壤水分由高到低的梯度的水分控制設施和方法；第三，具備充足的空間，可在植物生長的任一時期進行大規模植物群體的抗旱性篩選和鑑定。
圖1為土壤水分梯度形成土壤水分梯度圖示意圖。
圖2為土壤水分梯度下的植株生長狀況圖。
具體實施例方式
本發明為實施土壤水分管理及水分梯度鑑定的系統。在圖1所示的結構中，在田塊8上支撐擋雨和通風棚1、在擋雨和通風棚1下面設置噴灌供水裝置2和滴灌裝置3、深排水溝6在田塊8的周邊，並且排水溝壁上均勻分布的大小相同的滲水孔5；排水溝壁之間填充了大小不等的沙石7作為滲水層，在排水溝內安裝了液位探測器10，可監測排水溝內水位。在田塊8的對角線的兩端及中部安裝了TDR管4，可監測地面以下各土層深度的土壤含水量；在棚內外不同的位置安裝了溫、溼度傳感器11，以監測和比較棚內外的溫度、溼度環境因子。
上述擋雨和通風棚1是南北走向的三連棟塑料大棚，其通風是指棚頂及四周的塑料薄膜可收卷。無雨情況下，捲起棚1的棚頂及四周的薄膜，以促進棚內外的空氣流通。供水系統包括均勻安裝在棚頂的噴灌裝置2及棚內田塊中間土面上沿南北方向安裝的滴灌裝置3。排水系統是田塊8四周2m深的排水溝6，及其與田塊8相鄰的南北方向的排水溝壁上均勻分布的大小相同的滲水孔5。田塊8與排水溝壁之間填充了大小不等的沙石7作為滲水層。排水溝內安裝了液位探測器10，可監測排水溝內水位。為了監測整個田塊8的土壤水分狀況，在田塊8南北對角線的兩端及中部安裝了TDR管4，管長1.5m，可監測地面以下1.0m內各土層深度的土壤含水量，如圖1中所示的土壤水分梯度分布9，可以了解乾旱脅迫的進程及脅迫的深度。此外，還在棚內不同的位置(水平、垂直)共安裝了6個溫、溼度傳感器11。同時在大棚外也安裝了溫、溼度傳感器11以監測和比較棚內外的溫度、溼度環境因子。在該系統內可在同一塊田地上同時實現從水分充足到缺水乾旱的一系列土壤水分梯度鑑定及實施水分管理，為植物抗旱性研究提供除土壤水分存在差異外，保證其它環境條件基本一致的實驗條件。保障了研究結果的準確性和可靠性，並提高了研究結果在生產中的應用良好前景。
圖2所示是利用本發明土壤水分梯度鑑系統，在基地建立的兩個抗旱鑑定設施，在土壤水分梯度下進行研究的節水抗旱稻植株生長狀況圖。圖中左邊土壤水分梯度較大，保持土面溼潤，抗旱稻植株生長較好，右邊土壤水分梯度較小，開始受乾旱脅迫，抗旱稻植株生長較差。如對以水稻珍汕97B和旱稻IRAT109為親本的重組自交系群體(F9，共187個株系)進行了抗旱基因定位研究。實驗設三個重複。乾旱處理時期長46天。乾旱處理前、後，鑑定田塊中間水分充足處25cm、50cm、75cm土層土壤水分含量變幅均小於5％，而鑑定田塊兩側乾旱缺水處25cm、50cm、75cm土層土壤水分含量分別下降了25.8％、17.2％和8.6％。分別測定了生長在土壤水分梯度條件下的植株的抗旱相關形態(株高、穗頸粗等)、生理(葉水勢、冠層溫度、光合速率等)和產量性狀(結實率、千料重等)都有差別，由此定位了控制這些性狀的基因。
權利要求
1.一種實施土壤水分管理及水分梯度鑑定的系統，其特徵在於該系統為在田塊(8)上支撐檔雨和通風棚(1)、在檔雨和通風棚(1)下面設置噴灌供水裝置(2)和滴灌裝置(3)、深排水溝(6)在田塊(8)的周邊，並且排水溝壁上均勻分布的大小相同的滲水孔(5)；在田塊(8)的對角線的兩端及中部安裝了TDR管(4)，可監測地面以下各土層深度的土壤含水量；在棚內外不同的位置安裝了溫、溼度傳感器(11)，以監測和比較棚內外的溫度、溼度環境因子。
2.根據權利要求1所述實施土壤水分管理及水分梯度鑑定的系統，其特徵在於所述排水溝壁之間填充了大小不等的沙石(7)作為滲水層，在排水溝內安裝了液位探測器(10)，可監測排水溝內水位。
3.根據權利要求1所述實施土壤水分管理及水分梯度鑑定的系統，其特徵在於所述檔雨和通風棚(1)是南北走向的三連棟塑料大棚，其通風是指棚頂及四周的塑料薄膜可收卷；無雨情況下，捲起棚頂及四周的薄膜，以促進棚內外的空氣流通。
全文摘要
本發明公開了屬於作物種植管理技術及對植物進行抗旱性篩選和鑑定的一種實施土壤水分管理及水分梯度鑑定的系統。該系統為在鑑定田塊上支撐擋雨和通風棚、在棚下面設置噴灌供水裝置和滴灌裝置、深排水溝在田塊的周邊和排水溝壁上滲水孔；在田塊南北對角線的兩端及中部安裝了TDR管，在棚內外不同的位置安裝了溫、溼度傳感器，該系統可在同一塊田地上同時實現從水分充足到缺水乾旱的一系列土壤水分梯度鑑定及實施水分管理，對土壤含水量和棚內外的溫度、溼度環境因子進行監測，為植物抗旱性研究提供除土壤水分存在差異外，保證其它環境條件基本一致的實驗條件。保障了研究結果的準確性和可靠性，並提高了研究結果在生產中的應用良好前景。
文檔編號A01G25/16GK1836494SQ20051005678
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月25日 優先權日2005年3月25日
發明者羅利軍, 梅捍衛, 餘新橋, 劉鴻豔, 鄒桂花, 李明壽 申請人:羅利軍