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田间开放式模拟灰霾导致的太阳辐射变化对水稻产量及产量构成的影响

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摘要

第一章 文献综述

1 研究背景

2 国内外研究进展

2.1 我国灰霾天气的时空演变

2.2 灰霾对太阳辐射的影响

2.3 灰霾严重程度与AQI的关系

2.4 灰霾所造成的太阳辐射变化对植物的影响

3 本研究的目的与意义

参考文献

第二章 实验处理水平的确定及实验装置设计

1 不同程度灰霾导致太阳辐射状况变化程度的确定

2 覆盖材料选择

3 处理小区面积的确定

4 灰霾模拟装置构造

5 小结

参考文献

第三章 材料与方法

1 试验材料与设计

1.1 试验地点

1.2 试验材料及栽培管理措施

1.3 试验设计

1.4 试验处理日数

2 观测项目与方法

2.1 一天内不同时段太阳光谱比例空间分布的测定

2.2 温湿度数据的测定

2.3 太阳总辐射的测定

2.4 散射辐射数据的测定

2.5 光合有效辐射的测定

2.6 冠层温度的测定

2.7 产量和产量构成因素的测定

3 数据分析方法

参考文献

第四章 灰霾模拟装置实际模拟效果检验

1 模拟灰霾装置对太阳辐射的实际控制效果

1.1 灰霾模拟装置对太阳总辐射及散射辐射比例的控制效果

1.2 灰霾模拟装置的实际模拟灰霾程度

2 灰霾模拟装置对可见光光谱比例空间分布的影响

3 灰霾模拟装置对光合有效辐射的影响

5 模拟灰霾装置对田间温湿度的影响

5.1 模拟灰霾装置对环境温度的影响

5.2 模拟灰霾装置对空气湿度的影响

6 模拟灰霾装置对作物冠层温度的影响

7 小结

参考文献

第五章 不同程度灰霾造成的太阳辐射变化对水稻产量及其构成因素的影响

1 不同程度灰霾对水稻产量的影响

2 不同程度灰霾对水稻产量构成因素的影响

2.1 不同程度灰霾对水稻单位面积有效穗数的影响

2.2 不同程度灰霾对水稻每穗粒数的影响

2.3 不同程度灰霾对水稻结实率的影响

2.4 不同程度灰霾对水稻千粒重的影响

3 小结

参考文献

第六章 讨论与结论

1 讨论

1.1 利用AQI对不同程度灰霾下太阳辐射变化程度的确定

1.2 灰霾模拟装置对温湿度的影响

1.3 对不同年份灰霾模拟程度的统一

1.4 不同程度灰霾对水稻产量及产量构成的影响

2 结论

3 本研究的创新之处

4 本研究今后的发展方向

参考文献

致谢

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摘要

近几十年来,随着我国城市化进程及经济发展速度加快,工业生产及城市建设所排放的大量污染物导致气溶胶污染日趋严重,中国大陆地区灰霾发生频率逐年增加,其中以东北、华北、长江中下游等东部地区最为严重。灰霾天气导致到达地面的太阳总辐射下降及散射辐射比例增加,从而影响作物生长和产量。为研究灰霾导致的太阳辐射变化对作物的影响,本研究设计了田间开放式灰霾模拟装置,并以水稻品种南粳46为研究对象,在2013~2014年水稻生长季利用所设计的试验装置进行田间模拟不同程度灰霾导致的太阳辐射变化处理试验,对太阳辐射和冠层微气候进行了持续观测,并对不同灰霾程度的水稻产量及产量构成的影响进行分析。
  分析结果如下:
  (1)田间开放式灰霾模拟装置设计。以空气质量等级作为灰霾严重程度的标准,根据不同程度灰霾条件下太阳辐射变化情况,确定了轻、中、重霾下太阳总辐射分别下降11%~21%、22%~32%、33%~54%,散射辐射比例分别为51%~59%、60%~68%、69%~87%。根据不同PE塑料薄膜的光学特性(透光率和散射特性及其覆盖下不同光质的光占总可见光比例的空间分布),选择光学特性满足模拟不同程度灰霾条件下太阳辐射状况的PE塑料薄膜作为覆盖材料,根据作物生长季节太阳高度角和方位角变化范围,确定了保证上午10:00到下午14:00遮荫面积达到4m2的最小处理小区面积为4×5m2。
  田间开放式灰霾模拟装置设计效果。水稻季灰霾模拟下太阳总辐射、散射辐射的变化水平分别达到轻、中、重霾程度;气温、土温、水温与对照温度之差分别在-0.5~0.4℃、-0.5~0.38℃、-0.44~0.46℃之间,相对湿度差在-5%~5%之间,绝大多数时间内差异不显著。
  (2)处理与对照的作物冠层温度变化范围基本一致;统计图谱中像素得到拍摄面积内的平均温度:CK为24.9℃、T2为24.5℃、T3为24.4℃,模拟灰霾装置处理下的作物冠层温度与对照无显著差异。
  (3)不同程度灰霾对水稻产量及其构成因素的影响。轻度灰霾对产量影响不显著,中度灰霾使产量降低12.4%~19.2%,重度灰霾使水稻产量降低23.9%。灰霾天气下散射辐射比例每升高1%对产量的恢复比例为0.33%~0.65%。轻、中、重霾使单位面积穗数分别比CK降低2.4%、1.1%~3.4%、3.9%;每穗粒数分别降低2.3%、6.8%~22%、29.2%;千粒重分别降低2.06%、2.62%~2.95%、7.57%;轻度灰霾下水稻结实率比CK增加1.79%,中、重霾下分别降低0.39%~1.93%、4.72%。
  本研究设计的灰霾模拟装置可以较好地模拟不同程度灰霾条件下的太阳辐射变化,在改变辐射状况的同时,保持了处理与对照小区的作物冠层温度及环境温湿度没有显著差异,为研究灰霾对作物生长和产量的影响提供了有效的田间试验手段和技术支持。本研究明确了不同程度灰霾对水稻产量及其构成因素的影响,为今后进一步建立灰霾对水稻产量影响模拟模型奠定了基础。

著录项

  • 作者

    王伟男;

  • 作者单位

    南京农业大学;

  • 授予单位 南京农业大学;
  • 学科 作物栽培学与耕作学
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 罗卫红;
  • 年度 2015
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 S511.01;
  • 关键词

    灰霾; 田间模拟; 水稻; 产量构成;

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