遼西地區(qū)夏季農(nóng)田小氣候垂直變化規(guī)律研究

呂曉 戰(zhàn)莘曄 張慧 張兵兵 吳航 高莉莉 高全 梁濤 金晨

摘 要：在1d中的8—16時(shí)的每一個(gè)整點(diǎn)，利用阿斯曼通風(fēng)干濕表、地溫表、風(fēng)速計(jì)、日照計(jì)對農(nóng)田的氣溫、濕度、總輻射和反射輻射率進(jìn)行測定，研究遼西地區(qū)夏季農(nóng)田小氣候的垂直變化規(guī)律。結(jié)果表明：農(nóng)田溫度早上的垂直變化低層是日射型、上層是輻射型，濕度垂直變化隨高度呈遞減的趨勢，總輻射的鉛直分布為從植株頂部向下遞減，反射率的垂直變化無規(guī)則，農(nóng)田總輻射的日變化為正午時(shí)透光率最大，早晚時(shí)刻較小。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田小氣候;垂直變化;遼西地區(qū);夏季

中圖分類號(hào) S162.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2021）24-0115-02

農(nóng)田近地層中氣溫、輻射、濕度等是農(nóng)田小氣候要素[1]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件密切相關(guān)，特別是受農(nóng)田小氣候的影響，農(nóng)田小氣候是以作物為下墊面的特殊小氣候，受外部氣候環(huán)境和作物自身活動(dòng)的影響[2]。適宜的小氣候條件，有利于作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，反之則會(huì)抑制作物生長發(fā)育，滋生病蟲害最終造成減產(chǎn)3]。農(nóng)作物耕作及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等影響和制約著農(nóng)田小氣候，農(nóng)田小氣候又反過來影響著農(nóng)作物生長發(fā)育進(jìn)程和產(chǎn)量的形成。因此，加強(qiáng)農(nóng)田小氣候量值的研究分析，采取科學(xué)、合理措施改善農(nóng)田小氣候，已達(dá)到農(nóng)田小氣候的充分利用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。鑒于此，本研究開展了遼寧西部地區(qū)夏季農(nóng)田小氣候的垂直變化規(guī)律分析，以期為遼西地區(qū)的農(nóng)田管理、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測和評估等提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 分別在1d中的8—16時(shí)的整點(diǎn)，利用阿斯曼通風(fēng)干濕表、地溫表、風(fēng)速計(jì)、日照計(jì)對農(nóng)田小氣候進(jìn)行測定，并且在每個(gè)整點(diǎn)測定時(shí)分別在地面以上的10cm、50cm、90cm（2/3株高）、100cm、135cm（株頂）、185cm（株頂以上50cm）高度處進(jìn)行風(fēng)速、溫度、濕度、總輻射和反射輻射的測定。注意在進(jìn)行風(fēng)速的測定時(shí)要設(shè)置對照組和處理組，并且對東南西3個(gè)方向進(jìn)行測定;在進(jìn)行總輻射測定時(shí)，在每個(gè)高度處測定5個(gè)值并求平均值。在地表、地面以下5cm、10cm、15cm和20cm處進(jìn)行低溫的測定。

1.2 測定項(xiàng)目及數(shù)據(jù)分析 利用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)田溫度垂直變化 圖1和圖2分別為第1天和第2天觀測到的8時(shí)和9時(shí)的溫度的垂直變化。從圖1、2可以看出，此時(shí)溫度的垂直變化大體上符合早上農(nóng)田溫度的垂直分布情況，即早上過渡型：其低層是日射型，上層是輻射型。

2.2 農(nóng)田濕度垂直變化 圖3和圖4分別為第1天和第2天觀測到的8時(shí)和9時(shí)的農(nóng)田中空氣濕度的分布和垂直變化，農(nóng)田濕度垂直變化的趨勢基本上為隨高度遞減的趨勢，它主要取決于空氣溫度、農(nóng)田蒸散和湍流交換的強(qiáng)弱。一般水汽的凈輸送在白天表現(xiàn)為蒸散（陰雨天除外），植被和土壤為水汽源，自下向上輸送水汽;而夜間水汽流向作物層凝結(jié)為露或霜，植被和地表為水汽匯。

2.3 農(nóng)田總輻射垂直變化 總輻射在農(nóng)田中的垂直分布都為從植株頂部向下遞減，并且都是開始時(shí)遞減較慢，然后在植被的中間層迅速削弱，再往下遞減速度又緩慢下來。圖5、6所顯示的農(nóng)田中總輻射的垂直變化正符合此曲線，且8時(shí)的總輻射基本小于9時(shí)的總輻射。

2.4 農(nóng)田反射輻射率垂直變化 在作物的不同發(fā)育時(shí)期，葉片的反射能力有所不同。在作物的生長期，綠色植物的光譜反射率有2個(gè)最高，一個(gè)在近紅外部分，次高在可見光譜段的黃綠色部分（λ=0.55μ），而在λ=0.65μ附近，有1個(gè)吸收帶，這是葉綠素吸收帶（曲線1）。其次，當(dāng)作物成熟時(shí)（曲線2），莖葉枯黃，葉綠素吸收帶顯著減弱，光譜反射率曲線中的次高也就不明顯了。但此時(shí)植物的總的反射率是增大了。另外，植被的總反射率隨著生長階段的變化（葉子顏色由綠變黃）是逐漸增大的。所以圖7、8表現(xiàn)出的反射率的無規(guī)則的垂直變化，可能是由于以上原因造成的。

2.5 農(nóng)田總輻射日變化 農(nóng)田中各高度太陽光能的日變化具有與裸地相同的日變化形式，只是隨著向植被內(nèi)部的深入，太陽光能顯著減弱。這是由太陽高度角改變而引起太陽光線在植被中通過的距離改變所造成的。所以也是正午時(shí)透光率最大，早晚時(shí)刻較小。如圖10所示，農(nóng)田總輻射日變化基本符合上述規(guī)律，而圖9的農(nóng)田總輻射日變化規(guī)律不是非常符合上述規(guī)律，這可能是由于當(dāng)時(shí)天氣變化所造成的。

3 結(jié)論與討論

由本次研究結(jié)果表明：農(nóng)田溫度早上的垂直變化為低層是日射型、上層是輻射型的早上過渡型，濕度垂直變化的趨勢基本上為隨高度遞減的趨勢，總輻射的鉛直分布為從植株頂部向下遞減且開始時(shí)遞減較慢、在植被的中間層迅速削弱、再往下遞減速度又緩慢下來，反射率的垂直變化無規(guī)則，農(nóng)田總輻射的日變化為正午時(shí)透光率最大，早晚時(shí)刻較小。

參考文獻(xiàn)

[1]趙海軍，楊英華，趙龍飛.農(nóng)田小氣候的改善與利用技術(shù)簡析[J].南方農(nóng)業(yè)，2015，30（9）：229-230.

[2]HUANG X，WANG C，HOU J，et al.Coordination of carbon and nitrogen accumulation and translocation of winter wheat plant toimprove grain yield and processing quality[J].Scientific Reports，2020，10（1）：10340.

[3]張盼盼，周瑜，宋慧，等.不同肥力水平下糜子生長狀況及農(nóng)田小氣候特征比較[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，26（2）：473-480.

（責(zé)編：張宏民）