[发明专利]一种基于叶片紧张度变化的光合作用预测方法

说明书

本发明公开了一种基于叶片紧张度变化的光合作用预测方法，属于农业工程和农作物信息检测技术领域。通过设置不同干旱胁迫水平对模型植物进行处理，测定模型植物叶片的生理电容C、叶水势W和净光合速率A_n并计算模型植物的叶片紧张度T_d，利用直角双曲线方程构建模型植物叶片紧张度T_d与净光合速率A_n之间关系的数学模型；选取待测的干旱水平下生长的被考察植物，测定其生理电容C_s和叶水势W_s，并计算被考察植物的叶片紧张度T_ds；依据构建的数学模型求出被考察植物的净光合速率A_ns。本发明具有操作简单快捷、不受自然环境限制的优点，可以在线实时监测叶片的水分状况并预测植物光合作用的变化，为适时适量精确供水提供科学数据。

技术领域

本发明属于农业工程和农作物信息检测技术领域，涉及一种基于叶片紧张度变化的光合作用预测方法。

背景技术

随着水资源的日益短缺以及农业灌溉用水成本的不断上升，亟需提高节水灌溉技术，解决当前农业水资源匮乏问题，实现农业的可持续发展。调亏灌溉是未来节水与灌溉农业发展的主导方向之一，其顺利实施建立在适时适量精确供水的基础之上。调亏灌溉能够合理减少灌水资源的浪费，但同时也会引发一定程度的产量下降，其基础是准确及时地获取作物的水分需求信息。干旱胁迫下，作物外观形态上多表现为叶片卷曲甚至枯黄，作物的生长已经受到影响，此时进行灌溉已经有所延迟，未必能够完全补偿干旱对作物造成的伤害。如果不待作物有干旱生理表现而灌溉，则会造成水分浪费。

目前，作物叶片的气孔导度、叶水势、叶片含水率、冠层温度、蒸腾速率、茎杆直径的变化等即时指标经常被作为植物水分亏缺状况的依据。然而，在作物遭受干旱胁迫的情况下，体内碳酸酐酶(CA)受刺激而活性升高，催化胞内HCO₃^-转化为H₂O和CO₂，改变细胞水分状况，延缓甚至改变作物对水分的需求。由于该过程的效果具有延迟性，不容易被仪器即时监测出来，影响人们对作物水分亏缺状况的精确分析及判断。众所周知，植物叶片由大量细胞组成，其水分状况与细胞的膨胀度或收缩度紧密相关，细胞液浓度及细胞体积的变化能够通过叶片紧张度的变化来反映。CA调控水分的过程一旦对细胞的水分状况产生影响，叶片紧张度能够及时响应，并随之发生相应变化。

植物缺水时，气孔导度下降，虽然气孔阻力的增加减少了叶片水分的散失，但同时也导致CO₂进入叶片受阻而使光合下降，持续较低的光合作用会造成作物产量的过度下降。为了保证作物产量的下降处于合理区间，需对光合作用进行精确预测，以便于在叶片水分缺失达到一定阈值时，及时供水。问题的关键在于，目前许多研究主要集中在干旱胁迫对植物光合作用影响机理，以及植物遭受干旱胁迫后对光合机构或者光合能力的测定分析方面，无法直接根据干旱胁迫程度的大小及时量化分析植物光合作用的动态变化趋势。为了及时掌握叶片水分状况对光合作用的影响，需要建立叶片紧张度与净光合速率间的直接关系，便于通过叶片紧张度的变化及时预测作物光合作用的变化趋势，分析作物灌水时间点以及复水目标时间点，建立合理的调亏灌溉策略。

发明内容

本发明提供了一种基于叶片紧张度变化的光合作用预测方法，以填补现有技术不能及时、准确的量化叶片水分亏缺对植物光合作用影响的空白，为不同水分状况下光合作用的预测提供新方法；本发明还可以应用于研究植物对干旱逆境的适应性。

本发明采用以下技术方案：

一种基于叶片紧张度变化的光合作用预测方法，包括以下步骤：

步骤一，室内采用同样规格的穴盘萌发植物种子，配制培养液培养用于制作模型的植物幼苗，至3叶期以上，随机选取长势一致的植株作为被考察植物的模型植物；

步骤二，对模型植物分别实施不同水平的干旱胁迫处理；