[1]作物冠层气孔阻力与土壤水势关系的研究

参考文献
! 董振国 "农田作物层环境生态#北京$中国农业科技出版社%!&&’#()!*()+ , 傅伟#一个气孔对环境因子响应的机理性数学模型 #植物生理学报%!&&-%./0(1$,22*,3( 456789:98;<9#= >?@5A?BC6D8;E96DC9?8D8@;?9AFDC56GDAD8H5B?6D>DCI65?D<B?65;C#=J69#D8@B?65;C>5C5?6?A#%
第 !!卷 第 !期
气象科学
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作物冠层气孔阻力与土壤水势关系的研究9:
申双和 徐为根
关键词 气孔阻力 土壤水势 分类号 B*<)<C!<
引言
棉 花 属 稀 植 作 物 &全 生 育 期 耗 水 量 较 大 @在 封 垄 前 &由 于 大 部 分 地 面 裸 露 &土 壤 水 分 散 失 以 棵 间 蒸 发 为 主 D封 垄 后 &作 物 蒸 腾 则 在 蒸 散 中 占 主 导 地 位 @ 而 作 物 蒸 腾 主 要 是 通 过 作 物 叶 面 的 气 孔 进 行 的 &所 以 计 算 棉 花 花 铃 期 耗 水 量 的 关 键 就 是 气 孔 阻 力 的 测 定 @气 孔 阻 力 的 测 定 一 直 是 个 难 点 &因 为 气 孔 阻 力 在 作 物 的 生 育 期 内 甚 至 在 一 天 中 都 在 不 断 的 变 化 &因 此 作 物 冠 层 的 气 孔 阻 力 大 多 靠 经 验 方 法 确 定@董 振 国 等 曾 对 麦 田 的 冠 层 气 孔 阻 力 与 光A温A水 的 关 系 进 行 了 探 讨 @ E<F 傅伟等;<GG=>曾建立一个气孔对环境因子响应的机理模型&该模型考虑了水汽压差A二 氧 化 碳 和 土 壤 水 势 等 因 子 的 影 响 &还 模 拟 了 光 照 和 温 度 对 气 孔 阻 力 的 影 响 E!F@本 文 拟 在 此 基 础 上 试 从 气 孔 阻 力 对 环 境 因 子 的 响 应 中 寻 找 一 个 规 律 &以 便 用 一 个 易 于 观 测 的 因 子 来 模 拟 它 @
表 ( 气孔阻力与同步各深度土壤吸力的关系
)*+,-( ./00-,*12/3/415-0-6261*37-/461/8**3915-6/2,6:712/3;2159-<15&(==%$>$(="(==?$=$(@A’
土 壤 深 度 &.B’
样本数
相关系数
回归方程
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株密度及作物根系的伸展深度测定!
"#$土壤要素的测定 在 棉 田 中 央 %&’()*&’(#*&’(+*&’(%*&’(,*&’ 深 度 处 安 装 南 京 土 壤 研 究 所 制 造 的 水 银 柱 式 张 力 计 测 量 土 壤 水 分 吸 力 -并 用 土 壤 水 分 中 子 仪 "江 苏 省 农 科 院 制
要 研 究晴天冠层气孔阻 力 与 %&’()*&’(#*&’ 的 土 壤 水 势 的 关 系-并 分 析 了 气 孔 阻 力 在 冠 层
内 的 垂 直 变 化 -最 后 利 用 最 小 二 乘 法 确 定 了 一 元 回 归 方 程 !
5 结果分析
")$气 孔 阻 力 "67$与 各 层 土 壤 水 势 "8$ 根 据 所 得 资 料 -对 作 物 气 孔 阻 力 和 各 层 土 壤 水 势 的 关 系 进 行 分 析 -发 现 二 者 关 系 密 切 ! 如 图 )-可以看出当土壤水势减 小 "土 壤 吸 力 增 大$时-作 物气孔阻力都随之增大-二 者 基 本 呈 现 线 性 关 系 !9:6;").1.$曾 对 成 熟 的 橡 树 进 行 了 相 关 研 究 -也 得 出 类 似 的 结 果 <+=!考 虑 到 根 系 随 土壤深度的变化-将土壤分三个层次来分析-并利用 最 小二乘法计算求得一元回归方程式-其 显著性水平达 *4*)!将三个深度的回归方程列在表 )中-可以看出其相关性均很好!
图 ) 气孔阻力与土壤水势相关图
>?@A) B8:&C66:DEF?CGH:FI::GF8:6:7?7FEG&:CJ7FC’EEGK7C?DIEF:6:G:6@;")..%A1A).-)../A.A)2+$
万方数据 气孔阻力变化的机理非常复杂-它与作物 种 类(天 气情况(生育期以及土壤状况等都有关
;南京气象学院环境科学系&南京 !<((==>
吴洪颜
;江苏省农业气象与卫星遥感中心&南京 !<(((?>
摘 要 利 用 棉 花 观 测 资 料 分 析 了 气 孔 阻 力 与 土 壤 水 势 的 关 系&并 根 据 气 孔 阻 力 在 冠 层 内 的 垂 直 变 化 &建 立 棉 花 冠 层 内 气 孔 阻 力 的 一 元 回 归 方 程 @由 此 初 步 解 决了花铃期棉花冠 层 中 气 孔 阻 力 的 计 算 问 题&而 且 对 于 监 测 棉 田 土 壤 水 分 动 态A调 节 灌 溉 A进 而 采 取 措 施 减 少 蕾 铃 脱 落 有 重 要 意 义 @
KLMC K#LNOPQRS&T @ UM’V 式中 *"+为常数取 *C($=DE%"+Cwenku.baidu.com#$=?E=?"W 为冠层高度"X2观测高度!
由 以 上 方 程 可 以 得 出 H冠 层 内 每 一 层 的 气 孔 阻 力 的 拟 合 方 程 为 H
万方数据 KLMC &@ D$#>(?E(F #$#(DG=Y(#’NOPQRS&T @ UM’V 此式在应用中效果颇佳!
其中 */2)1时每小时观测一次3#*2*/时每两小时观测一次!气孔阻力的观测时间选在每天
*/2)1时!此时作物株高约 )4+%’!
"0$分析方法 考虑到叶片气孔阻力在上(中(下三层存在差异-因此取三层的平均值作为
整个冠层的气孔阻力值!经过分析-发现 #*&’ 以下的土壤水分日变化比较明显!所以本文主
;<>与作物有关的要素的测定 植物叶温A气孔阻力均使用美国 3,+12公司生产的 3,O <)((型 稳 态 气 孔 仪 选 取 典 型 植 株 的 典 型 叶 片 分 上 A中 A下 三 个 高 度 进 行 测 定 @用 净 辐 射 表 观 测 植 株冠顶及冠层下;!(PLAI(PLA<((PL>的辐射值@同时进行棉花的生育期A叶面积A株高A植
表 D 气孔阻力与土壤吸力的关系
)*+,-D )5-7/00-,*12/3/415-0-6261*37-/461/8**396/2,6:712/3
相关系数
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;6=在 土 壤 水 势 对 气 孔 阻 力 影 响 也 有 滞 后 性 的 情 况 下 >模 拟 时 可 以 忽 略 仪 器 测 量 土 壤 水 势 的滞后性效应?
万方数据
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气象科学
,,卷
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气象科学
DD卷
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系 ! 另 外 受 水 银 柱 式 张 力 计 本 身 测 量 原 理 限 制 "它 所 得 到 的 水 吸 力 值 与 实 际 值 有 一 个 滞 后 性 " 因此下面对不同时段的土壤水势与气孔阻力进行分析!利用最小二乘法拟合得到不同时段的 回归方程"经检验显著性水平均在 #$#%以上!和上面同步的结果比较"效果略差!所以可以这 样 认为在研究土壤水势&用水银柱式张力计测量’对气孔 阻力 影响的 问题上"不 需考 虑水银 柱 式 张 力 计 的 滞 后 性 效 应 !这 可 以 解 释 为 仪 器 的 滞 后 性 与 水 势 对 气 孔 阻 力 影 响 的 滞 后 性 相 抵 消 !
图 6 不同时间气孔阻力垂直剖面图 "#$%6 &’(7(./#4*+)#3/.#89/#0102/’(.(3#3/*14(023/05*#1)#22(.(1//#5(
:结 论
;<=在棉花花铃期的典型晴天的条件下>气孔阻 力 随时间而逐渐增大>在冠层内随高度呈 指数变化?
;!=在一定范围内>气孔阻力随土壤水势的 增 大 而 减小>水势过大>气孔阻力不受影响@水 势 过 小 >气 孔 将 保 护 性 关 闭 ?
万方数据
9 收稿日期Q!(((GJ(<J!=D修改稿日期Q!((<J(?J(? : 本文受江苏省自然科学基金课题;RSGG()(>T旱涝灾害对江苏作物生产影响的评估决策系统U资助
#期
申 双 和 等 L作 物 冠 层 气 孔 阻 力 与 土 壤 水 势 关 系 的 研 究
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申 双 和 等 A作 物 冠 层 气 孔 阻 力 与 土 壤 水 势 关 系 的 研 究
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图 ! 作物气孔阻力的日变化 "#$%! &’()*#+,-*.#*/#0102/’(.(3#3/*14(023/05*0240//01
造 $配 合 进 行 土 壤 容 积 含 水 量 的 测 定 -同 时 在 田 间 安 装 自 制 地 下 水 全 观 测 井 进 行 地 下 水 位 的 观
测!
"+$观测时间 观测分别选在 )..%和 )../年棉花的花铃期进行-即选取典型的 0个晴天
进 行全天候"#0小时$观测!实际的晴天观测日期为 )..%年 1月 ).日和 )../年 .月 )2+日-
&图 D’!上层气孔阻力随时间呈震荡上升"在 (A时之后与底层气孔阻力呈位相相反的变化I中 层气孔阻力总趋势是从早到晚逐渐增大I底层在 (G时之前是逐步增大的"在 (%时下降为最低 点 "然 后 又 继 续 攀 升 !
但 若设 062为冠层内每一层的气孔阻力"那么 0#6为整个冠层的平均值!对所有观测点的 062J 0#6分析后发现I在冠层内 062J06#随相对高度基本上呈指数曲线变化&图 A’"具体表达式为
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&D’气 孔 阻 力 在 冠 层 内 的 垂 直 分 布 分析这几天的三个高度的气孔阻力资料后发现晴天气孔阻力在冠层内垂直变化很复杂
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=月 (@D日天气晴朗"土壤水分蒸散比较大"总的来说 D日的土壤水势小于 (日!从表 D 看出"D日的相关性好于 (日"但相差不大!在气孔阻力的观测时刻前后一段时间内的土壤吸 力 与 气 孔 阻 力 均 相 关 !但 不 同 时 段 不 同 深 度 的 相 关 性 有 差 异 !由 此 可 这 样 认 为 H在 一 定 范 围 内 " 气孔阻力随着土壤吸力的增加而增大I当土壤吸力 小 于一 定值"土 壤水分不 成为限 制因子 时" 对 气 孔 阻 力 影 响 甚 微 I而 土 壤 吸 力 超 过 一 定 值 时 "由 于 土 壤 水 分 限 制 "气 孔 自 行 关 闭 "以 减 少 蒸 腾耗水!
H 田间试验设计与方法
本 试 验 于 <GGIJ <GG)年 在 南 京 气 象 学 院 农 业 气 象 试 验 站 内 进 行&供 试 棉 田 占 地 约 (C(!KL!&试 验 地 周 围 是 大 面 积 农 田 @试 验 站 内 设 有 气 象 观 测 场 &可 同 步 进 行 常 规 的 光 温 水 A湿 度A风速以及地温的观测@供试品种为苏棉 !号&种植密度为 !?M((株NKL!@