基于植氣溫度指標(biāo)的小麥水分無損監(jiān)測研究.pdf

1、基于作物冠層溫度進(jìn)行植株水分實時監(jiān)測和快速診斷對于促進(jìn)精確灌溉技術(shù)和提高農(nóng)業(yè)水分利用效率具有重要意義。本研究以小麥為對象，基于不同年份、施氮水平和水分處理互作的小麥池栽試驗，闡明小麥植株（冠層和葉片）溫度指標(biāo)與水分狀況的時空變化特征，定量分析不同植株高度，太陽天頂角下的溫度指標(biāo)與水分指標(biāo)之間的關(guān)系，建立了準(zhǔn)確、簡單的溫度指標(biāo)的小麥水分監(jiān)測模型，為小麥水分精確診斷和農(nóng)田自動灌溉技術(shù)研究提供理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。
　　首先，在明確小麥植

2、株冠、氣溫度指標(biāo)與水分狀況的時空動態(tài)變化規(guī)律，分析了小麥葉氣溫差和葉片光合指標(biāo)的定量關(guān)系。結(jié)果表明，小麥冠層溫度、冠氣溫差隨土壤水分含量增加而變小，且一天之中的變化規(guī)律是先上升后降低;冠氣溫差隨生育期推進(jìn)呈現(xiàn)波動變化。小麥植株、葉層含水率隨土壤水分含量增加而變大，隨生育期推進(jìn)逐漸變小，處理間差異顯著，其中頂一葉葉氣溫差隨生育期呈現(xiàn)波動變化且處理間差異明顯;凈光合速率(Pn)隨生育期推進(jìn)而降低，氣孔導(dǎo)度(Cond)隨生育期推進(jìn)先降低至開花

3、期升高后再降低，蒸騰速率(Tr)隨生育期推進(jìn)波動變化，光合指標(biāo)處理間差異逐漸變大;小麥頂一葉葉氣溫差與Pn、Cond、Tr的相關(guān)關(guān)系都達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，其中葉氣溫差與蒸騰速率之間相關(guān)性較好，適合全生育期建模，模型的擬合系數(shù)(R2)為0.60，利用獨立年份的數(shù)據(jù)對監(jiān)測模型進(jìn)行檢驗，預(yù)測精度(R2)為0.82，預(yù)測相對均方根誤差（RRMSE）為29.48％。
　　然后，研究了不同高度下冠氣溫差的時空變化規(guī)律，定量分析了不

4、同條件下不同高度的冠氣溫差與作物水分的關(guān)系。結(jié)果表明，不同植株高度下冠層溫度存在明顯的時空變化特征。開花期前，隨著植株高度的增加，冠層溫度逐漸降低，開花期后冠層溫度呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢。通過植株側(cè)面獲得的冠氣溫差與水分指標(biāo)的關(guān)系在所有生育期中以開花期后（包括開花期）關(guān)系較好，方程擬合決定系數(shù)(R2)最高達(dá)0.54。在所有植株高度中，冠層上層冠氣溫差與水分指標(biāo)相關(guān)系較好，相關(guān)系數(shù)最高達(dá)到-0.73。從預(yù)測水分效果的狀況而言，側(cè)面比垂

5、直冠層觀測到的冠氣溫差預(yù)測水分狀況的表現(xiàn)較低。
　　最后，研究了不同太陽角度觀察下的冠層溫度指標(biāo)的時空變化規(guī)律，比較分析了不同角度下的冠層溫度指標(biāo)與作物水分狀況的定量關(guān)系，并進(jìn)一步分析了作物水分脅迫指數(shù)CWSI與植株水分狀況的關(guān)系，構(gòu)建了基于冠層溫度、空氣溫、濕度指標(biāo)監(jiān)測CWSI的模型。結(jié)果表明，除拔節(jié)期和孕穗期外，冠氣溫差均隨土壤含水率的變大而降低;除孕穗期外，CWSI都隨土壤含水率的變大而降低。2個觀測角度中，0°和-30°獲