遼西地區夏季農田小氣候垂直變化規律研究

呂曉 戰莘曄 張慧 張兵兵 吳航 高莉莉 高全 梁濤 金晨

摘 要：在1d中的8—16時的每一個整點，利用阿斯曼通風干濕表、地溫表、風速計、日照計對農田的氣溫、濕度、總輻射和反射輻射率進行測定，研究遼西地區夏季農田小氣候的垂直變化規律。結果表明：農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則，農田總輻射的日變化為正午時透光率最大，早晚時刻較小。

關鍵詞：農田小氣候;垂直變化;遼西地區;夏季

中圖分類號 S162.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2021）24-0115-02

農田近地層中氣溫、輻射、濕度等是農田小氣候要素[1]。農業生產與氣象條件密切相關，特別是受農田小氣候的影響，農田小氣候是以作物為下墊面的特殊小氣候，受外部氣候環境和作物自身活動的影響[2]。適宜的小氣候條件，有利于作物高產、穩產，反之則會抑制作物生長發育，滋生病蟲害最終造成減產3]。農作物耕作及農業技術措施等影響和制約著農田小氣候，農田小氣候又反過來影響著農作物生長發育進程和產量的形成。因此，加強農田小氣候量值的研究分析，采取科學、合理措施改善農田小氣候，已達到農田小氣候的充分利用，實現農業穩產高產。鑒于此，本研究開展了遼寧西部地區夏季農田小氣候的垂直變化規律分析，以期為遼西地區的農田管理、農業氣象災害監測和評估等提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計 分別在1d中的8—16時的整點，利用阿斯曼通風干濕表、地溫表、風速計、日照計對農田小氣候進行測定，并且在每個整點測定時分別在地面以上的10cm、50cm、90cm（2/3株高）、100cm、135cm（株頂）、185cm（株頂以上50cm）高度處進行風速、溫度、濕度、總輻射和反射輻射的測定。注意在進行風速的測定時要設置對照組和處理組，并且對東南西3個方向進行測定;在進行總輻射測定時，在每個高度處測定5個值并求平均值。在地表、地面以下5cm、10cm、15cm和20cm處進行低溫的測定。

1.2 測定項目及數據分析 利用Excel進行數據處理分析。

2 結果與分析

2.1 農田溫度垂直變化 圖1和圖2分別為第1天和第2天觀測到的8時和9時的溫度的垂直變化。從圖1、2可以看出，此時溫度的垂直變化大體上符合早上農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時和9時的農田中空氣濕度的分布和垂直變化，農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、農田蒸散和湍流交換的強弱。一般水汽的凈輸送在白天表現為蒸散（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為露或霜，植被和地表為水汽匯。

2.3 農田總輻射垂直變化 總輻射在農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所顯示的農田中總輻射的垂直變化正符合此曲線，且8時的總輻射基本小于9時的總輻射。

2.4 農田反射輻射率垂直變化 在作物的不同發育時期，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個最高，一個在近紅外部分，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個吸收帶，這是葉綠素吸收帶（曲線1）。其次，當作物成熟時（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表現出的反射率的無規則的垂直變化，可能是由于以上原因造成的。

2.5 農田總輻射日變化 農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。所以也是正午時透光率最大，早晚時刻較小。如圖10所示，農田總輻射日變化基本符合上述規律，而圖9的農田總輻射日變化規律不是非常符合上述規律，這可能是由于當時天氣變化所造成的。

3 結論與討論

由本次研究結果表明：農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則，農田總輻射的日變化為正午時透光率最大，早晚時刻較小。

參考文獻

[1]趙海軍，楊英華，趙龍飛.農田小氣候的改善與利用技術簡析[J].南方農業，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田小氣候特征比較[J].應用生態學報，2015，26（2）：473-480.

（責編：張宏民）