冬小麥田冠層溫度與土壤溫度的關(guān)系研究

司　南（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院，泰安 271018）

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冬小麥田冠層溫度與土壤溫度的關(guān)系研究

司南
（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院，泰安 271018）

摘要：利用新型的自動化旋轉(zhuǎn)搖臂式多點作物冠層紅外溫度監(jiān)測系統(tǒng)對冬小麥主要生育期內(nèi)冠層溫度與麥田土壤溫度進行了連續(xù)的觀測，分析了冠層溫度與土壤溫度的相關(guān)性，結(jié)果表明：冠層溫度與土壤溫度均會隨著氣溫的升高而升高，土壤溫度一般低于冠層溫度。兩者的相關(guān)性在20 cm、30 cm、40 cm分別為0.804 8、0.756 7、0.782 1，沒有出現(xiàn)遞減。

關(guān)鍵詞：冬小麥 冠層溫度 土壤溫度 實驗

1　研究背景

冠層溫度指的是作物冠層莖、葉表面溫度的均值［1］。在國內(nèi)，許多學(xué)者也做了相關(guān)的研究，樊廷錄［2］通過對北方冬小麥23個品種灌漿，不同時期冠層溫度的差異研究表明，不同基因型小麥灌漿期存在高度分異現(xiàn)象。項艷［3］則指出冬小麥拔節(jié)期與產(chǎn)量表現(xiàn)出負相關(guān)趨勢。崔新菊［4］的研究表明冬小麥冠層溫度不僅受基因型影響，還受灌漿時期和環(huán)境條件影響。這些研究大多基于冠層溫度對不同基因型作物優(yōu)良的篩選，或是對灌溉制度的優(yōu)化。土壤溫度是作物生長的重要生態(tài)因子，不僅控制著作物的新陳代謝，而且對作物蒸騰作用等生理過程也有一定的影響。然而，對于冠層溫度和土壤溫度之間關(guān)系的研究則較少。該文采用了紅外測溫等相關(guān)技術(shù)，分析了農(nóng)田作物冠層溫度與土壤溫度的相關(guān)性，為冠層指標(biāo)應(yīng)用于農(nóng)田墑情監(jiān)測提供理論依據(jù)。

圖1　冬小麥主要生育期內(nèi)冠層溫度與土壤溫度和氣溫平均值的變化趨勢

2　實驗研究與方法

2.1試驗田概況

試驗田位于中國水利水電科學(xué)研究院大興實驗基地（北緯39°37′，東經(jīng)116°26′）。實驗基地為半干旱大陸性季風(fēng)氣候，春季比較干燥，夏季高溫多雨，年平均降雨量為540 mm。實驗在冬小麥主要生育期內(nèi)進行，農(nóng)田管理措施如施肥、播種、耕作均與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民一致。

2.2觀測項目與方法

該實驗采用自動化旋轉(zhuǎn)搖臂式多點作物冠層紅外溫度監(jiān)測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集。紅外測溫裝置包括紅外探頭、旋轉(zhuǎn)臂和紅外測溫傳感器。其中，紅外探頭置于旋臂的末端，旋臂帶動探頭在一定高度的水平面上轉(zhuǎn)動。紅外探頭在懸臂上以45°向下傾角安裝，每1 h旋轉(zhuǎn)1周，在轉(zhuǎn)動的同時，每隔36°記錄1次下墊面冠層溫度。自動化旋臂裝置上同時裝載空氣溫度傳感器，作物根區(qū)埋設(shè)了3層土壤溫度傳感器，分別為30 cm、40 cm，與冠層紅外溫度相同時間間隔觀測記錄。

3　結(jié)果與分析

3.1冠層溫度與土壤溫度和氣溫之間變化的相關(guān)性

如圖1所示：5月中旬之后，氣溫明顯高于冠溫和土壤溫度，三者之間的溫度差值也拉大，且土壤溫度始終低于冠層溫度和氣溫，成明顯的梯度效應(yīng)。這說明隨著氣溫的升高，作物蒸騰作用增強，因此根系從土壤中吸收的水分增多，存儲在土壤水中的熱隨著水分被作物吸收，土壤溫度相對損失部分熱量，溫度相對降低。

3.2冠層溫度與土壤溫度的相關(guān)性

以往的研究表明［5］，冠層處氣溫與土壤溫度的相關(guān)系數(shù)隨著土壤深度的增加而減小。但在此次試驗中，冠層溫度與土壤溫度的相關(guān)系數(shù)并沒有都是隨著深度的增加而降低，而是出現(xiàn)了40 cm處高于30 cm的情況，這可能是由于作物根系分布在40 cm處要多于30 cm處，因此作物在40 cm處的吸水能力要強。作物在進行蒸騰作用時根吸收水分，同時也帶走了土壤水中的熱量。水的比熱容遠大于土壤，土壤溫度會隨著水分的流失而明顯變化，因此反映在與冠層溫度的相關(guān)性上為40 cm處高于30 cm處。這說明冠層溫度對土壤溫度的影響主要體現(xiàn)在土壤的下層。

參考文獻

［1］ 董振國. 農(nóng)田作物層溫度初步研究 . 生態(tài)學(xué)報，1984，4（2）141～148

［2］ 徐銀萍，宋尚有，樊廷錄，等. 旱地冬小麥灌漿期冠層溫度與產(chǎn)量和水分利用效率的關(guān)系 . 麥類作物學(xué)報，2007，27（11）168～172.

［3］ 項艷，龔道枝，白清俊，等. 冬小麥拔節(jié)期冠層溫度與產(chǎn)量的關(guān)系研究 . 灌溉排水學(xué)報，2009，28（1）：47～49，66

［4］ 崔新菊，趙奇，尤明山，等. 不同灌溉條件下冬小麥灌漿期冠層溫度與產(chǎn)量的相關(guān)性分析 . 作物雜志，2010

［5］ 鄭寧，陸森，張勁松，等. 華北南部低丘山地刺槐林土壤溫度與冠層氣溫關(guān)系的研究 . 林業(yè)科學(xué)研究，2013，26（1）107～112