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作物水分胁迫指数(CWSI)是利用作物群体冠层与大气温度差值(简称“冠气温差”)反映作物水分胁迫状况的有效指标,定量研究冠气温差与土壤、植物、大气之间的关系,构建基于CWSI的作物水分状况监测与诊断模型,对于实现作物水分状况的无损实时监测,指导精准灌溉具有重要意义。本研究以北疆地区2个冬小麦品种新冬22号、新冬43号为供试材料,连续开展4年的滴灌小麦水分状况无损监测试验,通过定量分析冠气温差与农田气象要素、水分状况和作物生长的关系,构建基于冠气温差的滴灌冬小麦CWSI诊断与预测模型,旨在为北疆地区滴灌冬小麦水分的精准管理提供理论依据。主要研究结果如下:(1)滴灌冬小麦冠层温度多日或单日冠层温度监测的最佳监测时间为13:00~15:00(北京时间,下同)。滴灌冬小麦返青后灌水定额小于35mm时,冠层温度、冠气温差在抽穗扬花期表现出一定程度的水分胁迫响应,但复水后可以恢复,灌浆期该灌量则无法满足小麦的需水要求,随着生育进程的推进水分胁迫加剧。返青后灌水定额大于56mm时,滴灌冬小麦不会受到水分胁迫。(2)冠气温差与冠层叶片含水量、植株含水量、冠层等效水厚度呈显著负相关(P<0.05)。冠气温差能够较好的预测冠层叶片含水量、植株含水量和冠层等效水厚度,拟合结果以灌溉前一天最优,灌溉前三天的累计结果次之。灌溉前一天冠气温差与冠层叶片含水量、植株含水量的全生育期模型检验结果:MAE为5.25和4.26,RMSE为6.57和5.24,COC为0.94和0.94。冠层等效水厚度拔节期拟合方程检验结果MAE为0.034,RMSE为0.04,COC为0.91;拔节后检验结果MAE为0.16,RMSE为0.2,COC为0.95。(3)灌溉前一天和灌溉后一天的冠气温差均能较好的反应0-60cm土壤水势变化,但灌溉前三天累计冠气温差不能反应土壤水势的变化。灌溉前一天与灌溉后一天该位点与冠气温差的相关性达极显著水平(P<0.01),相关系数分别为0.882和0.812,且灌溉前一天拟合效果优于灌溉后一天。滴灌带正下方40-60cm土层土壤水势是反映冠气温差变化的最佳监测位点。(4)气象因子对冠层温度的影响表现为:大气温度>太阳辐射>相对湿度>风速。分生育阶段拟合冠层温度的结果最优,冠层温度与气象因子拟合方程在拔节至抽穗期为:Tc=0.804Ta-0.012RH+3.454W+0.03Ra-2.37,在灌浆期为:Tc=1.022Ta+0.213RH-1.072W+0.016Ra-7.598,相关系数分别为0.804和0.724,拟合方程检验结果MAE为1.06和2.71,RMSE为1.23和2.8,COC为0.804和0.91。表明基于气象因子的冠层温度模型具有较好的估测精度。(5)525mm~600mm灌溉定额下冠气温差能较好的反应净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和叶水势(LWP)的变化,检验结果以Cond与Tr为最优,Pn次之,Ci波动较大,不建议采用冠气温差对Ci进行预测。叶绿素、丙二醛、可溶性糖和脯氨酸均以525mm灌溉定额表现最优,拟合结果依次为丙二醛,叶绿素,脯氨酸和可溶性糖。(6)理论法和经验法计算的CWSI模型具有相似的变化趋势,均在0-1之间波动。525mm为最优灌量,北疆滴灌冬小麦新冬22号和新冬43号在拔节至灌浆中期经验法CWSI分别为0.25和0.35,理论法分别为0.17和0.14;灌浆末期经验法CWSI分别为0.55和0.52,理论法分别为0.49和0.46。经验法较理论法计算CWSI对水分更为敏感,两种模型得出的CWSI与土壤水势、叶水势和气孔导度呈显著负向关(P<0.05),与丙二醛呈显著正相关(P<0.05)。(7)525mm~600mm灌量条件下能够获得最高的产量和较好的籽粒品质,对应的滴灌带正下方20-60cm土层SWP:拔节期应维持在-20 KPa~-24 KPa,抽穗扬花期至灌浆末期应维持在-32 KPa~-60 KPa。距离滴灌带15cm处拔节期应维持在-23 KPa~-25KPa,抽穗扬花期至灌浆末期应维持在-48KPa~-82 KPa。新冬22号CWSI为0.37时获得的最高产量为12150.6Kg/hm~2,新冬43号CWSI为0.41时获得的最高产量为12111.9Kg/hm~2,