核桃冠層溫度與冠氣溫差變化特征及其對(duì)環(huán)境因素的響應(yīng)

摘要：[目的]研究核桃冠層溫度與冠氣溫差變化特征以及與環(huán)境因子之間的關(guān)系，為基于熱指數(shù)診斷核桃水分狀況提供理論依據(jù)。[方法]以新疆阿克蘇地區(qū)核桃果園為研究對(duì)象，連續(xù)同步觀測(cè)核桃冠層溫度與環(huán)境參數(shù)，定期測(cè)定核桃葉片蒸騰速率，分析核桃冠層溫度與冠氣溫差的變化特征，確定冠層表面能量分量對(duì)冠層溫度的影響，探討冠層溫度與冠氣溫差對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)機(jī)制。[結(jié)果]核桃冠層溫度與冠氣溫差均呈現(xiàn)單峰變化趨勢(shì)，但冠層溫度變化與空氣溫度變化之間存在時(shí)間滯后效應(yīng)。水分充足條件下，凈輻射、蒸騰潛熱以及對(duì)流換熱在冠層表面能量平衡中的占比分別為54.60％～55.42％、40.56％～45.11％以及-0.53％～4.84％之間，最大可使冠層溫度變化11.12、7.22以及1.65℃。冠層溫度與冠氣溫差對(duì)環(huán)境條件的響應(yīng)存在差異，核桃冠層溫度與空氣溫度的相關(guān)性最好，而冠氣溫差與太陽(yáng)輻射的相關(guān)性最佳，核桃冠氣溫差對(duì)土壤水分變化的敏感性相對(duì)于冠層溫度更強(qiáng)。風(fēng)速對(duì)冠層溫度與冠氣溫差均存在一定影響。[結(jié)論]使用熱指數(shù)診斷核桃果園水分狀況是可行的，未來在構(gòu)建核桃無水分脅迫基線與無蒸騰基線時(shí)，需考慮太陽(yáng)輻射與風(fēng)速對(duì)冠氣溫差的影響；同時(shí)，在使用熱指數(shù)診斷核桃水分狀況時(shí)，需考慮冠層溫度與空氣溫度之間的時(shí)滯效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：冠層溫度；冠氣溫差；環(huán)境因子；時(shí)滯效應(yīng)

中圖分類號(hào)：S715；S716 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-1498（2025）01-0050-11

核桃（Juglans regia Linn.）是新疆主要栽種的經(jīng)濟(jì)樹種之一，兼具經(jīng)濟(jì)價(jià)值與生態(tài)價(jià)值，在新疆脫貧攻堅(jiān)、鄉(xiāng)村振興以及生態(tài)修復(fù)與保護(hù)實(shí)踐中扮演重要角色。近年來，由于不合理的栽培管理措施，核桃焦葉現(xiàn)象在新疆的發(fā)生面積呈逐年擴(kuò)張趨勢(shì)，導(dǎo)致植株光合能力與核桃產(chǎn)量品質(zhì)的顯著下降，嚴(yán)重威脅新疆核桃產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。過去的研究表明，夏季干旱少雨、灌溉不足是導(dǎo)致核桃葉片出現(xiàn)焦枯的主要因素之一。冠層溫度與冠氣溫差（冠層溫度與空氣溫度之差）是植物與大氣、土壤之間進(jìn)行熱量交換的結(jié)果，是植株真實(shí)水分狀況的實(shí)時(shí)表現(xiàn)結(jié)果，是表征植物水分狀況的重要參數(shù)。分析冠層溫度與冠氣溫差變化特征以及與環(huán)境因子之間的關(guān)系，對(duì)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)評(píng)估不同生育期核桃水分狀況、及時(shí)采取措施防控核桃焦葉癥擴(kuò)張具有重要意義。

水分脅迫條件下，植物氣孔關(guān)閉，蒸騰速率降低，蒸發(fā)冷卻過程減弱，導(dǎo)致冠層溫度與冠氣溫差升高。基于冠層溫度或冠氣溫差診斷植物水分狀況的研究最早從20世紀(jì)60年代開始，并建立了許多熱指數(shù)來指示植物水分狀況，如脅迫積溫（冠氣溫差的累加值）、冠層溫度變異率、作物水分脅迫指數(shù)等。目前，基于冠層溫度或冠氣溫差的熱指數(shù)在大田作物水分診斷中均表現(xiàn)出較好的性能，并被廣泛應(yīng)用于灌溉調(diào)節(jié)與產(chǎn)量預(yù)測(cè)；相比之下，在木本植物中，上述指標(biāo)的診斷性能存在較大不確定性。研究指出，利用冠層溫度或冠氣溫差精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)木本植物水分狀況的最大挑戰(zhàn)在于：（1）冠層溫度是植被冠層能量平衡的結(jié)果，其變化不僅與植物水分狀況有關(guān)，還受外界環(huán)境條件（如風(fēng)速、凈輻射等）的強(qiáng)烈干擾；（2）木本植物冠層相對(duì)較高，動(dòng)量交換與熱量交換的粗糙度均較大，致使水分條件差異在冠層溫度或冠氣溫差巾的反應(yīng)弱于農(nóng)作物。上述因素也導(dǎo)致，在構(gòu)建作物水分脅迫指數(shù)所需的非水分脅迫基線（水分充足條件下飽和水汽壓差與冠氣溫差的負(fù)相關(guān)關(guān)系）時(shí)，1年生作物往往呈現(xiàn)出較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系；但木本植物中常出現(xiàn)較大的散點(diǎn)，甚至是正相關(guān)關(guān)系，即多因子復(fù)合影響使單因子分析時(shí)的線性關(guān)系擬合結(jié)果較差，影響水分診斷精度。因此，在利用冠層溫度或冠氣溫差診斷樹木水分狀況前，必須加強(qiáng)冠層溫度與冠氣溫差的基礎(chǔ)理論研究，厘清冠層溫度、冠氣溫差與環(huán)境因子之間的關(guān)系。