不同土壤濕度下小麥葉氣溫差對(duì)光照強(qiáng)度的反應(yīng)及對(duì)蒸騰的影響

根據(jù)能量平衡原理,葉片與空氣溫差的變化取決于太陽凈輻射的強(qiáng)弱和作物蒸騰量的大小。當(dāng)作物獲得充分的水分供應(yīng),葉片因蒸騰而冷卻,溫度下降并低于其在蒸騰抑制時(shí)所能達(dá)到的溫度;而當(dāng)水分供應(yīng)減少時(shí),作物蒸騰的潛熱減少,顯熱增加,葉片溫度相應(yīng)上升。

Tannner最早研究發(fā)現(xiàn),冠層溫度可以反映植株水分狀況,提出了用植株溫度指示植株水分虧缺的設(shè)想。Idso 和Jackson等先后提出日脅迫度指標(biāo)、作物水分虧缺指標(biāo)等基于冠氣溫差的水分虧缺診斷指標(biāo),并在不同地區(qū)的多種作物上進(jìn)行了應(yīng)用研究�？到B忠、蔡煥杰、石培華等普遍認(rèn)為,冠氣溫差可以較好的反應(yīng)作物水分狀況,并且認(rèn)為,最佳的冠氣溫差觀測(cè)時(shí)刻是午后。

蒸騰是作物重要的生理活動(dòng),它既促進(jìn)作物體內(nèi)的水分傳輸與物質(zhì)輸送,減弱其溫度的變化幅度,又保證作物進(jìn)行光合作用之需要,對(duì)作物的生命活動(dòng)極為重要。小麥葉氣溫差對(duì)蒸騰速率的影響可以直接反映土壤濕度的狀況。吳海卿等研究發(fā)現(xiàn),冬小麥的蒸騰速率隨土壤濕度遞增而一直遞增,綜合考慮蒸騰速率與光合速率及水分利用效率之間的關(guān)系,得出高土壤濕度條件下冬小麥存在奢侈蒸騰耗水現(xiàn)象;單長(zhǎng)卷等采用盆栽試驗(yàn)對(duì)不同土壤濕度條件下冬小麥幼苗蒸騰及與其影響因子的關(guān)系進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均隨土壤濕度的減少而呈降低趨勢(shì),通過逐步回歸,獲得了不同土壤濕度條件下冬小麥幼苗蒸騰速率與其影響因子的回歸模型;萬長(zhǎng)建等根據(jù)實(shí)際觀測(cè)資料,對(duì)小麥蒸騰速率的時(shí)空變化規(guī)律進(jìn)行了分析,認(rèn)為影響小麥蒸騰的主要?dú)庀笠蜃邮菧囟�、光照�?qiáng)度和濕度,且在分析基礎(chǔ)上,建立了用常規(guī)氣象資料計(jì)算小麥蒸騰速率的簡(jiǎn)化模式等。上述研究成果為小麥的生理生態(tài)的環(huán)境適應(yīng)性研究提供了不同的方法。光照強(qiáng)度對(duì)小麥葉氣溫差的影響在不同的土壤濕度條件下是不同的,同時(shí)小麥葉氣溫差也直接影響了葉片的蒸騰速率。本試驗(yàn)利用人工控制土壤濕度,研究不同土壤濕度下光照強(qiáng)度對(duì)小麥葉氣溫差的影響及小麥葉氣溫差對(duì)蒸騰速率的影響,旨在為小麥節(jié)水灌溉和干旱防御提供科學(xué)依據(jù)。

1 　材料和方法

本試驗(yàn)在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所作物灌溉組的試驗(yàn)田進(jìn)行。使用滴灌設(shè)備控制灌水量,不需要自然降水, 試驗(yàn)坑深為2 m , 每坑面積為1. 5 m ×2. 0 m ,水泥罩面和封底,坑內(nèi)土壤充分混合,田間持水量為24. 0 % ,凋萎濕度為7. 6 %。供試品種為鄭麥9405 ,半冬性品種,播期為2006 年10月10 日,從小麥返青至蠟熟期保持不同的土壤濕度。試驗(yàn)設(shè)5 個(gè)處理,即: A (土壤田間持水量的40 %左右) 、B(土壤田間持水量的50 %左右) 、C(土壤田間持水量的60 %左右) 、D (土壤田間持水量的80 %左右) 、E(大于土壤田間持水量的90 %) 。2007年4 月30 日小麥進(jìn)入開花期,5 月10 日,使用中子測(cè)墑儀對(duì)5 個(gè)處理進(jìn)行土壤墑情測(cè)定,分別為:A :9. 04 %,B : 11. 01 %, C: 14. 89 % , D : 19. 62 % , E :24. 00 % ,同時(shí)使用L I - 6200 便攜式作物生理測(cè)定儀在8 :00 - 18 :00 每1 h 測(cè)定一次葉片溫度、空氣溫度、光照強(qiáng)度、蒸騰速率等。推薦使用儀器：光照箱、智能光照培養(yǎng)箱。

2 　結(jié)果與分析

2. 1 　不同土壤濕度下小麥葉氣溫差變化

觀測(cè)結(jié)果表明,土壤濕度為14. 89 %時(shí)的小麥葉片溫度較土壤濕度為9. 04 %時(shí)偏低1. 77 ℃;較土壤濕度為24. 00 %時(shí)偏低0. 62 ℃。由此可以看出,在土壤濕度較小的條件下,葉片溫度偏高,隨著土壤濕度的增大,葉片溫度逐漸降低,在適宜的土壤濕度下,葉片溫度達(dá)到最低值。分析認(rèn)為,適宜的土壤濕度有利于小麥蒸騰速率的提高,蒸騰速率的提高加速了作物的自身循環(huán),水分散失速率的加快有效降低了小麥葉片溫度。土壤濕度偏低容易產(chǎn)生干旱脅迫,土壤濕度偏大則易引起漬害進(jìn)而影響小麥循環(huán)的順利進(jìn)行。同時(shí)葉片溫度的降低可以延長(zhǎng)葉片功能,延長(zhǎng)灌漿時(shí)間,這對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)移都是非常有利的。

對(duì)小麥葉氣溫差及光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在土壤濕度< 15. 00 %時(shí),小麥葉氣溫差具有和光照強(qiáng)度較為一致的變化趨勢(shì)(圖1) 。小麥葉氣溫差最大值出現(xiàn)在光照強(qiáng)度最強(qiáng)的12 : 00 -13 :00 ,說明在土壤濕度較小時(shí),小麥葉氣溫差的大小基本上由光照強(qiáng)度的強(qiáng)弱決定。午前光照強(qiáng)度逐漸增大,葉片用于蒸騰的潛熱減少,顯熱增加,葉片溫度相應(yīng)上升,從而造成小麥葉氣溫差逐漸增大,且在12 :00 - 13 :00 達(dá)到最大。同時(shí)發(fā)現(xiàn),隨著土壤濕度的增加,小麥葉氣溫差最大值出現(xiàn)的時(shí)間逐漸與光照強(qiáng)度不同步。分析發(fā)現(xiàn),隨著土壤濕度的增加,小麥葉氣溫差極值出現(xiàn)的時(shí)間逐漸提前,土壤濕度越大,小麥葉氣溫差極值出現(xiàn)的時(shí)間越早。也就是說當(dāng)作物獲得充分的水分供應(yīng),葉片因蒸騰而冷卻,溫度下降并低于其在蒸騰抑制時(shí)所能達(dá)到的溫度。光照強(qiáng)度對(duì)小麥葉氣溫差的控制強(qiáng)度隨著土壤濕度的增大而逐漸減弱。