农田冬小麦根系吸水速率分布对干旱—复水的响应及其水分亏缺诊断研究

农田作物根系吸水速率的定量描述、响应规律是作物高效用水调控与节水灌溉管理的基础科学问题，更是研究流域水文、生态、环境以及水资源可持续利用等科学问题中最为关键的部分。本研究以深刻认识作物根系吸水诊断为主线，系统监测农田土壤水分运动过程，建立农田作物不同维数根系吸水速率定量描述算法，探索高维根系吸水速率田间降维可行性，揭示根系吸水速率分布对土壤干旱-复水的响应规律及其影响因子，确定土壤干湿交替背景下，根系吸水速率模型权重因子修正方法，对比利用根系吸水速率、冠层温度、土壤含水量进行缺水诊断的差异，确定根系吸水速率、冠层温度、土壤含水量的相对关系，实现典型农田冬小麦灌溉制度的优化。以上研究结果将对探讨根系吸水诊断机理、优化灌溉制度、实现水资源可持续发展有着非常重要的理论和实际意义。

合理定量描述作物根系吸水过程对于干旱区制定适宜的农业用水措施具有重要意义。本文通过多年的田间观测试验资料，以SimDualKc模型、SMWS模型和GA遗传算法为基础，优化了作物根系吸水速率在土壤剖面的分布，阐述了作物根系吸水速率在干旱-复水阶段的变化及其在土壤剖面的分布规律，评估了多维根系吸水速率降维的可行性，同时明晰了叶片尺度叶气温差、农田尺度土壤水分以及冠气温差的水分亏缺诊断范围，根据研究内容和思路，主要研究结果如下：.1、以SimDualKc模型、SWMS模型的建立为基础，描述了基于SimDualKc模型的冬小麦棵间蒸发和植株蒸腾，构建了基于GA算法的SWMS模型的根系吸水速率参数自动化过程，求解了一维、三维作物根系吸水速率计算公式的有关参数，检验了土壤基质势模拟值和实测值的对比效果。.2、以构建的根系吸水速率参数自动化过程为基础，阐述了根系吸水速率随作物生育进程、土壤剖面深度的变化规律，明晰了根系吸水速率在干旱阶段、复水阶段以及干旱-复水阶段的响应变化，揭示了三维根系吸水速率在不同方向的变化动态，揭示了不同影响因素，如生育阶段、胁迫程度、胁迫历时、土壤可用水量、灌溉水量等，对作物根系吸水速率分布的调控影响，评估了高阶根系吸水速率降维的可行性。.以作物生理生态监测试验资料为基础，阐述了叶片尺度叶气温差、农田尺度冠气温差的变化规律，揭示了作物生理生态指标对叶气温差、土壤水分和冠气温差的响应规律，明确了叶片尺度叶气温差、农田尺度冠气温差的调控范围以及调控土壤水分的适宜土壤深度。