实施土壤水分管理及水分梯度鉴定的系统技术方案

本发明专利技术公开了属于作物种植管理技术及对植物进行抗旱性筛选和鉴定的一种实施土壤水分管理及水分梯度鉴定的系统。该系统为在鉴定田块上支撑挡雨和通风棚、在棚下面设置喷灌供水装置和滴灌装置、深排水沟在田块的周边和排水沟壁上渗水孔；在田块南北对角线的两端及中部安装了ＴＤＲ管，在棚内外不同的位置安装了温、湿度传感器，该系统可在同一块田地上同时实现从水分充足到缺水干旱的一系列土壤水分梯度鉴定及实施水分管理，对土壤含水量和棚内外的温度、湿度环境因子进行监测，为植物抗旱性研究提供除土壤水分存在差异外，保证其它环境条件基本一致的实验条件。保障了研究结果的准确性和可靠性，并提高了研究结果在生产中的应用良好前景。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于作物种植管理技术及对植物进行抗旱性筛选和鉴定的一种实施土壤水分管理及水分梯度鉴定的系统。是实现对属于作物种植的科学的水分管理，及抗旱新品种培育的生物研究技术。
技术介绍
水资源正成为包括我国在内的部分国家制约农业发展的重要因素。开发和高效利用水资源，培育抗旱节水的优质高产植物新品种以减少农业用水已成为全球农业研究的热点。自上世纪中期以来，已从形态、生理生化等多方面，对水稻、小麦、玉米、烟草、拟南芥等多种植物进行了抗旱性研究。这些研究主要在室内进行，采用的干旱方法主要包括高渗溶液法和盆栽(根管)法。高渗溶液法适用于苗期抗旱性鉴定。通常先用营养液培育出一定苗龄的植株，然后将正常生长的幼苗转移到高渗溶液中(聚乙二醇、甘露醇、蔗糖、生理盐水等)进行脱水处理。盆栽(根管)法可以通过人工控水，在植物生长发育的各个时期诱导产生干旱，评价抗旱性。但由于要对每个盆(管)实施水分管理，工作量大，不适宜材料多的实验。在对根系性状进行研究时，盆内或根管内填装土壤的紧实度一致与否也将对实验结果产生影响。一些在大田进行的抗旱研究由于实验材料分别种植在不同的田块(如旱田和水田)，因此环境差异对实验的影响很大，降低了实验的可靠性和准确性。1999年，在墨西哥召开的“利用分子途径进行作物遗传改良以稳定干旱地区作物产量”的国际讨论会上，著名植物生理学家Blum博士指出，以往抗旱性研究进展不大的主要原因是抗旱性鉴定的技术与标准难以反映植株的实际生长状况。会上各国研究人员达成共识，明确指出抗旱性鉴定必须在田间进行；抗旱性鉴定的对象必须是植物群体；抗旱性鉴定必须有科学的水分控制条件。因此，必须结合实际建立新的科学的抗旱性鉴定技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是在大田环境下提供以人工控水诱导产生水分由高到低的一种实施土壤水分管理及水分梯度鉴定的系统，其特征在于该系统为在田块8上支撑挡雨和通风棚1、在挡雨和通风棚1下面设置喷灌供水装置2和滴灌装置3、深排水沟6在田块8的周边，并且排水沟壁上均匀分布的大小相同的渗水孔5；在田块8的对角线的两端及中部安装了TDR管4，可监测地面以下各土层深度的土壤含水量；在棚内外不同的位置安装了温、湿度传感器11，以监测和比较棚内外的温度、湿度环境因子。所述排水沟壁之间填充了大小不等的沙石7作为渗水层，在排水沟内安装了液位探测器10，可监测排水沟内水位。所述挡雨和通风棚1是南北走向的三连栋塑料大棚，其通风是指棚顶及四周的塑料薄膜可收卷。无雨情况下，卷起棚顶及四周的薄膜，以促进棚内外的空气流通。本专利技术的有益效果是在该系统内实施水分管理及土壤水分梯度鉴定可在同一块田地上同时实现从水分充足到缺水干旱的一系列土壤水分梯度，为植物抗旱性研究提供除土壤水分存在差异外，其它环境条件基本一致的实验条件。保障了研究结果的准确性和可靠性，并提高了研究结果在生产中的应用性。与现有技术相比，本专利技术具有以下几个特点第一，抗旱鉴定设施建立在田块基础上，与实际生产环境接近；第二，提供了在其它环境条件基本一致的实验条件下，可在同一田块同时形成土壤水分由高到低的梯度的水分控制设施和方法；第三，具备充足的空间，可在植物生长的任一时期进行大规模植物群体的抗旱性筛选和鉴定。附图说明图1为土壤水分梯度形成土壤水分梯度图示意图。图2为土壤水分梯度下的植株生长状况图。具体实施例方式本专利技术为实施土壤水分管理及水分梯度鉴定的系统。在图1所示的结构中，在田块8上支撑挡雨和通风棚1、在挡雨和通风棚1下面设置喷灌供水装置2和滴灌装置3、深排水沟6在田块8的周边，并且排水沟壁上均匀分布的大小相同的渗水孔5；排水沟壁之间填充了大小不等的沙石7作为渗水层，在排水沟内安装了液位探测器10，可监测排水沟内水位。在田块8的对角线的两端及中部安装了TDR管4，可监测地面以下各土层深度的土壤含水量；在棚内外不同的位置安装了温、湿度传感器11，以监测和比较棚内外的温度、湿度环境因子。上述挡雨和通风棚1是南北走向的三连栋塑料大棚，其通风是指棚顶及四周的塑料薄膜可收卷。无雨情况下，卷起棚1的棚顶及四周的薄膜，以促进棚内外的空气流通。供水系统包括均匀安装在棚顶的喷灌装置2及棚内田块中间土面上沿南北方向安装的滴灌装置3。排水系统是田块8四周2m深的排水沟6，及其与田块8相邻的南北方向的排水沟壁上均匀分布的大小相同的渗水孔5。田块8与排水沟壁之间填充了大小不等的沙石7作为渗水层。排水沟内安装了液位探测器10，可监测排水沟内水位。为了监测整个田块8的土壤水分状况，在田块8南北对角线的两端及中部安装了TDR管4，管长1.5m，可监测地面以下1.0m内各土层深度的土壤含水量，如图1中所示的土壤水分梯度分布9，可以了解干旱胁迫的进程及胁迫的深度。此外，还在棚内不同的位置(水平、垂直)共安装了6个温、湿度传感器11。同时在大棚外也安装了温、湿度传感器11以监测和比较棚内外的温度、湿度环境因子。在该系统内可在同一块田地上同时实现从水分充足到缺水干旱的一系列土壤水分梯度鉴定及实施水分管理，为植物抗旱性研究提供除土壤水分存在差异外，保证其它环境条件基本一致的实验条件。保障了研究结果的准确性和可靠性，并提高了研究结果在生产中的应用良好前景。图2所示是利用本专利技术土壤水分梯度鉴系统，在基地建立的两个抗旱鉴定设施，在土壤水分梯度下进行研究的节水抗旱稻植株生长状况图。图中左边土壤水分梯度较大，保持土面湿润，抗旱稻植株生长较好，右边土壤水分梯度较小，开始受干旱胁迫，抗旱稻植株生长较差。如对以水稻珍汕97B和旱稻IRAT109为亲本的重组自交系群体(F9，共187个株系)进行了抗旱基因定位研究。实验设三个重复。干旱处理时期长46天。干旱处理前、后，鉴定田块中间水分充足处25cm、50cm、75cm土层土壤水分含量变幅均小于5％，而鉴定田块两侧干旱缺水处25cm、50cm、75cm土层土壤水分含量分别下降了25.8％、17.2％和8.6％。分别测定了生长在土壤水分梯度条件下的植株的抗旱相关形态(株高、穗颈粗等)、生理(叶水势、冠层温度、光合速率等)和产量性状(结实率、千料重等)都有差别，由此定位了控制这些性状的基因。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实施土壤水分管理及水分梯度鉴定的系统，其特征在于：该系统为在田块（８）上支撑档雨和通风棚（１）、在档雨和通风棚（１）下面设置喷灌供水装置（２）和滴灌装置（３）、深排水沟（６）在田块（８）的周边，并且排水沟壁上均匀分布的大小相同的渗水孔（５）；在田块（８）的对角线的两端及中部安装了ＴＤＲ管（４），可监测地面以下各土层深度的土壤含水量；在棚内外不同的位置安装了温、湿度传感器（１１），以监测和比较棚内外的温度、湿度环境因子。

【技术特征摘要】
1.一种实施土壤水分管理及水分梯度鉴定的系统，其特征在于该系统为在田块(8)上支撑档雨和通风棚(1)、在档雨和通风棚(1)下面设置喷灌供水装置(2)和滴灌装置(3)、深排水沟(6)在田块(8)的周边，并且排水沟壁上均匀分布的大小相同的渗水孔(5)；在田块(8)的对角线的两端及中部安装了TDR管(4)，可监测地面以下各土层深度的土壤含水量；在棚内外不同的位置安装了温、湿度传感器(11)，以监测和比较棚内外的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗利军，梅捍卫，余新桥，刘鸿艳，邹桂花，李明寿，
申请(专利权)人：罗利军，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]