作物水分传输阻力及其通量对水分亏缺的响应机制研究
批准号:
51879223
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
蔡焕杰
依托单位:
学科分类:
E0902.农业水利与农村水利
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈新明、王健、徐家屯、王云霏、呼红伟、肖钢
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中文摘要
采用非充分灌溉是应对水资源短缺的重要措施,但会使作物在某个或某些生长阶段经受一定程度的水分亏缺,而对于作物水分传输阻力及水分传输通量对水分亏缺响应机制这一科学问题研究还不够。本项目从多学科交叉的角度出发,采用试验研究、理论分析与模型验证相结合的方法,研究作物根系生长的水分响应及根系吸水的动态变化,建立考虑根系水力特性变化的宏观根系吸水模型;研究作物体内水分传输阻力对土壤水分状态的响应,建立不同生育期植株导水率与土壤水分的关系;研究作物冠层导度的水分响应规律,揭示冠层导度与作物叶面积指数、气孔导度、土壤水分胁迫指标之间的关系;探索建立基于不同生育期植株水分传输阻力与土壤水分关系的冠层导度估算模型,改进基于水分传输阻力的农田水分通量估算模型。研究成果将为实现农田水分的高效转化利用和作物生理节水提供理论依据,丰富和完善农业水转化与非充分灌溉理论,项目具有重要的理论意义和实际应用价值。
英文摘要
Deficit irrigation is one of the most promising ways to solve the problem of water resources shortage, but it enables crop withstanding a certain degree of water stress during one or more growth stages. However, the the response mechanism of crop water transport resistance and water transfer flux to water deficit are still inexplicit. Thus, based on the efforts of interdisciplinary and combination of field experiments, theoretical analysis, and crop model evaluation, the objectives of this project were: to interpret the response of crop root growth to soil moisture and dynamic process of root water uptake, and establish a macro root water uptake model considering changes of root hydraulic characteristics; to analyze the responses of crop water transport resistance to soil water status for reveal the relationship between plant hydraulic conductivity and soil moisture under different growth stages; to investigate the variability of crop canopy resistance with soil moisture and clarify the relationships of canopy resistance with leaf area index, stomatal conductance and soil water stress index. Moreover, the canopy resistance estimation model based on the relationship between plant water transport resistance and soil moisture at different growth stages will be explored and established and water flux estimation model based on water transport resistance mechanism will be proposed to optimize. The research production of this project has important theoretical significance and practical application value, which will provide a theoretical basis for field water efficient conversion and crop physiological water-saving, and will enrich and improve the theories of agricultural water conversion and deficit irrigation.
采用非充分灌溉是应对水资源短缺的重要措施,但会使作物在某个或某些生长阶段经受一定程度的水分亏缺,而对于作物水分传输阻力及水分传输通量对水分亏缺响应机制这一科学问题研究还不够。按照课题申请书的研究内容及研究计划,本项目从多学科交叉的角度出发,采用试验研究、理论分析与模型验证相结合的方法,开展了亏缺灌溉条件下作物根系生长、作物水分传输阻力、农田水碳通量变化以及农田水分通量估算模型模拟等方面的研究。取得了以下主要成果:揭示了作物根系生长的水分响应及根系吸水的动态变化规律,建立了作物根系吸水的简易估算模型;明确了作物水分传输阻力对土壤水分状态的响应规律,确定了水分传输阻力与土壤水分的关系;探明了作物冠层导度与作物冠层表面参数、作物叶面积指数、作物系数、饱和水汽压差等指标之间的关系;阐明了冬小麦、夏玉米农田水碳通量的年际年内变化特征及农田水分通量对亏缺灌溉的响应规律;基于SPAC水分传输系统,构建了SCOPE_STEMMUS耦合模型,准确模拟估算了当地农田水碳通量。研究结果为实现农田水分的高效转化利用和作物生理节水提供了理论依据,丰富和完善了农业水转化与非充分灌溉理论。本研究以国家自然科学基金项目(51879223)为标注,发表学术论文 38 篇,其中 SCI 收录 22 篇,EI 收录 4 篇,项目实施以来先后培养博士后1名,毕业博士研究生 5 名,毕业硕士研究生10 名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2022.17.009
发表时间:2022
期刊:中国农业科学
影响因子:--
作者:王巧娟;何虹;李亮;张超;蔡焕杰
通讯作者:蔡焕杰
Adaptation of winter wheat varieties and irrigation patterns under future climate change conditions in Northern China
中国北方未来气候变化条件下冬小麦品种和灌溉模式的适应
DOI:10.1016/j.agwat.2020.106409
发表时间:2021
期刊:Agricultural Water Management
影响因子:6.7
作者:Wang Xiaowen;Li Liang;Ding Yibo;Xu Jiatun;Wang Yunfei;Zhu Yan;Wang Xiaoyun;Cai Huanjie
通讯作者:Cai Huanjie
DOI:https://doi.org/10.5194/gmd-14-1379-2021
发表时间:2021
期刊:Geoscientific Model Development
影响因子:5.1
作者:Yunfei Wang;Yijian Zeng;Lianyu Yu;Peiqi Yang;Christiaan Van der Tol;Qiang Yu;Xiaoliang Lu;Huanjie Cai;Zhongbo Su
通讯作者:Zhongbo Su
Estimating soil water content and evapotranspiration of winter wheat under deficit irrigation based on SWAP model
基于SWAP模型估算亏灌冬小麦土壤含水量和蒸散量
DOI:10.3390/su12229451
发表时间:2020
期刊:Sustainability
影响因子:3.9
作者:Wang Xiaowen;Cai Huanjie;Li Liang;Wang Xiaoyun
通讯作者:Wang Xiaoyun
DOI:10.13522/j.cnki.ggps.2020036
发表时间:2020
期刊:灌溉排水学报
影响因子:--
作者:马晨光;蔡焕杰;卢亚军
通讯作者:卢亚军
旱区典型作物多尺度蒸腾参数与叶绿素荧光关联机制及其估算模型
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59万元
- 批准年份:2021
- 负责人:蔡焕杰
- 依托单位:
作物非充分灌溉健康生长需水量计算与生理节水潜力
- 批准号:51179162
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:蔡焕杰
- 依托单位:
灌溉对温室甜瓜产量和品质影响及优质高产水分调控指标研究
- 批准号:50779059
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:34.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:蔡焕杰
- 依托单位:
作物根区无压局部控水地下灌溉技术参数与指标研究
- 批准号:50479051
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:蔡焕杰
- 依托单位:
膜下滴灌条件下作物节水机理与最佳灌溉模式研究
- 批准号:50079024
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2000
- 负责人:蔡焕杰
- 依托单位:
作物缺水诊断及有限水量在作物生育期最优分配模式研究
- 批准号:59509006
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:1995
- 负责人:蔡焕杰
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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