小麥大田土壤及環(huán)境監(jiān)測與災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)概述

農(nóng)田生態(tài)環(huán)境對于小麥的生長有重要的影響，小麥終的產(chǎn)量和質(zhì)量是各個階段農(nóng)田生態(tài)環(huán)境綜合影響的結(jié)果，因此，有效的監(jiān)測各種農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境對于保證小麥產(chǎn)量、提高品質(zhì)、指導(dǎo)生產(chǎn)具有重要的作用。小麥大田土壤及環(huán)境監(jiān)測與災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)針對長期以來農(nóng)田生態(tài)環(huán)境監(jiān)測效率低、監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不全面等問題，應(yīng)用無線通信、電子等技術(shù)，構(gòu)建一套包括土壤溫濕度、土壤電導(dǎo)率\空氣溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、降雨、光照、日照時數(shù)、光合有效和農(nóng)田氣象等信息在內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測傳感器，并集成無線通信技術(shù)，形成具有無線接口的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測傳感器。以小麥作物為應(yīng)用對象，以農(nóng)田土壤水分、土壤溫度、水田溫度、的感知為目標(biāo)，針對農(nóng)田生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中多點測量和區(qū)域測量等問題，構(gòu)建土壤水分、土壤溫度和降雨、風(fēng)速風(fēng)向傳感器等農(nóng)田生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系列傳感器。 “3S”技術(shù)在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中可用于土地的生產(chǎn)潛力評價、土地的適宜性評價、土地持續(xù)利用評價及土壤侵蝕、土地沙化和土地次生鹽漬化等監(jiān)測. 對土地環(huán)境的監(jiān)測除實地進行定位觀測外,還可用不同時期的同一幅影像進行影像迭加、對比,來準(zhǔn)確地看出土地資源的變化情況、耕地地面溫度、土壤水分的旱澇狀況等,環(huán)境條件以及農(nóng)作物的生長狀況也都可通過遠紅外和熱紅外接收的遙感影像探測到. 另外,還可以建立基于“3S”技術(shù)的耕地退化定量評價模型和評價方法,定量分析土地利用與耕地退化的生態(tài)環(huán)境響應(yīng),從土地利用的角度提出解決耕地退化的調(diào)控措施、政策及建議等.

一、小麥的一生

    1、生育期 小麥從種子萌發(fā)、出苗、生根、長葉、拔節(jié)、孕穗、抽穗、開花、結(jié)實，經(jīng)過一系列生長發(fā)育過程，到產(chǎn)生新的種子，叫小麥的一生。從播種到成熟需要的天數(shù)叫生育期。

    2、生育時期 生產(chǎn)上根據(jù)小麥不同階段的生育特點，為了便于栽培管理，可把小麥的一生劃分為12個生育時期，即出苗、三葉、分蘗、越冬、返青、起身、拔節(jié)、孕穗、抽穗、開花、灌漿、成熟期。

    3、生長階段 根據(jù)小麥器官形成的特點，可將幾個連續(xù)的生育時期合并為某一生長階段。一般可分為三個生長階段。

      3.1．苗期階段 從出苗到起身期。主要進行營養(yǎng)生長，即以長根、長葉和分蘗為主。

      3.2．中期階段 從起身至開花期。這是營養(yǎng)生長與生殖生長并進階段，既有根、莖、時的生長，又有麥穗分化發(fā)育。

      3.3．后期階段 從開花至成熟期。也稱子粒形成階段，以生殖生長為主。

二、小麥各器官的構(gòu)造和作用

    1、根小麥的根是由胚根和節(jié)根組成的。胚根也叫做種子根、初生根。一棵幼苗通常有胚根3—5條，多可達7條。大粒種子胚根多，小粒種子胚根少。當(dāng)?shù)凇?span>l片綠價出現(xiàn)以后，就不再生新的胚根了。 節(jié)根也叫永久根、次生根。當(dāng)麥苗生出2—3片綠葉的時候，節(jié)根就從莖基部的節(jié)上長出來。小麥的分蘗多，節(jié)根也比較多。根系一般入土100一130厘米，深的可達2米。根系入土越深，抗旱能力就越強。據(jù)調(diào)查，一般約有60％的根系生長在20厘米深的土層里。 小麥根的主要作用是：從土壤中吸取水分和養(yǎng)分，并運送到莖葉中，進行體內(nèi)有機物質(zhì)的合成和轉(zhuǎn)化，源源不斷地供給小麥生長發(fā)育的需要。

   2、莖小麥?zhǔn)浅蓞采L的，有一個主莖和幾個側(cè)莖(也叫分蘗)。 小麥的莖稈分為地上和地下兩部分，地下節(jié)間不伸長，構(gòu)成分蘗節(jié)，地上節(jié)間伸長，一般有4—6個節(jié)間。 莖的主要作用是：使水分和溶解在水里的礦物質(zhì)養(yǎng)分(如 氮、磷等)從根部通過莖部的導(dǎo)管由下而上流向葉子和穗部； 把葉子光合作用制造的有機營養(yǎng)物質(zhì)(主要是糖分)，通過莖部篩管運輸?shù)礁退胱印?小麥的莖又是支持器官。它使葉片有規(guī)律地分布，以充分接受陽光，進行光合作用。此外，莖還可以貯藏養(yǎng)分，供小麥后期灌漿之用。

   3、分蘗 在正常情況下，出苗到分蘗約需15天左右。分蘗的發(fā)生是有一定次序的：當(dāng)小麥長出3片真葉時，首先從胚芽鞘腋間長出分蘗，叫胚芽鞘分蘗。第4片葉出現(xiàn)時，主莖第l片葉腋 芽伸長形成分蘗叫分蘗節(jié)分蘗，也叫一級分蘗。當(dāng)一級分蘗長出3片葉時，在其鞘葉腋間長出分蘗叫二級分蘗，若條件適宜，還可長出三級分蘗。 小麥的分蘗不是都能抽穗結(jié)實的。凡能抽穗結(jié)實的叫有效分蘗，一般年前發(fā)生較早的分蘗屬有效分蘗；不能抽穗結(jié)實的分蘗叫無效分蘗。一般年后生出的分蘗屬無效分蘗。實踐證明，產(chǎn)量高的麥田與有效分蘗多有關(guān)。這就是為什么要非常重視有效分蘗的道理。 小麥分蘗有二次高峰：第一次在年前，天津市一般在10月下旬進入第一次分蘗高峰，歷時約20天；第二次高峰在第二年返青后至起身期。小麥起身后，持續(xù)逐漸停止，并出現(xiàn)兩極分化，大的、壯的分蘗成穗； 小的、弱的逐漸死去。

   4、葉 小麥的葉共約12一13片，年前一般長出6—7片，年后莖稈上一般有6片。葉的形狀象帶子，有平行脈。拔節(jié)以后長出的葉片比較寬大，還有明顯的葉鞘，緊包在節(jié)問外面。葉鞘和葉片相連處的薄膜叫葉舌；兩旁還有葉耳緊包著莖稈。 葉是小麥植株制造有機養(yǎng)料的主要器官。葉片中有葉綠體，它能利用太陽光能，把水和二氧化碳制造成有機物，并放出氧氣。小麥綠葉在陽光下的這種生理活動，就是植物的光合作用。沒有光合作用，小麥和其他作物都不能生活。 生產(chǎn)實踐中常用到葉面積系數(shù)。什么是葉面積系數(shù)呢?就是指單位土地面積上小麥植株綠葉面積與土地面積的比值。 根據(jù)天津市大面積調(diào)查證明，豐產(chǎn)小麥不同階段葉面積系數(shù)的指標(biāo)大體如下：冬前為 l，返青時為0.5，起身期為2，拔節(jié)期為4，孕穗期(即大葉面積系數(shù))為5—6，灌漿期為4。通俗地講，就是要求小麥葉子大時(孕穗后)，一畝地小麥葉子平鋪起來要有五六畝地那么大。但也不能使時面積系數(shù)過大， 若葉子太大，互相遮蔭，制造的營養(yǎng)物質(zhì)反而會減少，還會使莖部節(jié)間軟化，易引起倒伏。

  5、穗 每個麥穗由許多小穗組成。小穗一般分左右兩排。一個 麥穗有12—20個小穗。因此，一個麥穗是一個復(fù)穗狀花序。通常情況下，麥穗上的小穗數(shù)目越多，產(chǎn)量就越高。旱薄地上每 個麥穗只有幾個穗碼，群眾叫“蠅頭小穗”，這種麥田產(chǎn)量不 高。

  6、花 每個小穗可以生長3—7朵花。每朵花外面包著兩個硬殼，扣在外面的叫外穎，套在里面的叫內(nèi)穎。輕輕地剝掉外穎， 就露出兩個鱗被(也叫漿片)，里面還有3個雄蕊和一個雌蕊。 雌蕊經(jīng)授粉受精后，子房就結(jié)成果實，這就是小麥的子粒。

   7、種子 小麥的種子表面有果皮和種皮聯(lián)合在一起。這樣的種子叫穎果。麥粒里面絕大部分是白色粉狀的東西，叫胚乳，是小麥的主要貯藏物質(zhì)。 小麥種子成熟后，有一段休眠期。一般白皮種子休眠期短，紅皮種子休眠期長，這是紅皮小麥遇雨不易在穗上發(fā)芽的原因。在休眠期里種子要完成后熟過程，以后在適宜的溫度， 水分和氧氣條件下，才能發(fā)芽生長。