遼西地區(qū)夏季農(nóng)田小氣候垂直變化規(guī)律研究

呂曉 戰(zhàn)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(shí)的每一個(gè)整點(diǎn)，利用阿斯曼通風(fēng)干濕表、地溫表、風(fēng)速計(jì)、日照計(jì)對(duì)農(nóng)田的氣溫、濕度、總輻射和反射輻射率進(jìn)行測(cè)定，研究遼西地區(qū)夏季農(nóng)田小氣候的垂直變化規(guī)律。結(jié)果表明：農(nóng)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(shì)，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(wú)規(guī)則，農(nóng)田總輻射的日變化為正午時(shí)透光率最大，早晚時(shí)刻較小。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田小氣候;垂直變化;遼西地區(qū);夏季

中圖分類號(hào) S162.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2021）24-0115-02

農(nóng)田近地層中氣溫、輻射、濕度等是農(nóng)田小氣候要素[1]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件密切相關(guān)，特別是受農(nóng)田小氣候的影響，農(nóng)田小氣候是以作物為下墊面的特殊小氣候，受外部氣候環(huán)境和作物自身活動(dòng)的影響[2]。適宜的小氣候條件，有利于作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，反之則會(huì)抑制作物生長(zhǎng)發(fā)育，滋生病蟲(chóng)害最終造成減產(chǎn)3]。農(nóng)作物耕作及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等影響和制約著農(nóng)田小氣候，農(nóng)田小氣候又反過(guò)來(lái)影響著農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程和產(chǎn)量的形成。因此，加強(qiáng)農(nóng)田小氣候量值的研究分析，采取科學(xué)、合理措施改善農(nóng)田小氣候，已達(dá)到農(nóng)田小氣候的充分利用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。鑒于此，本研究開(kāi)展了遼寧西部地區(qū)夏季農(nóng)田小氣候的垂直變化規(guī)律分析，以期為遼西地區(qū)的農(nóng)田管理、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)和評(píng)估等提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 分別在1d中的8—16時(shí)的整點(diǎn)，利用阿斯曼通風(fēng)干濕表、地溫表、風(fēng)速計(jì)、日照計(jì)對(duì)農(nóng)田小氣候進(jìn)行測(cè)定，并且在每個(gè)整點(diǎn)測(cè)定時(shí)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(jìn)行風(fēng)速、溫度、濕度、總輻射和反射輻射的測(cè)定。注意在進(jìn)行風(fēng)速的測(cè)定時(shí)要設(shè)置對(duì)照組和處理組，并且對(duì)東南西3個(gè)方向進(jìn)行測(cè)定;在進(jìn)行總輻射測(cè)定時(shí)，在每個(gè)高度處測(cè)定5個(gè)值并求平均值。在地表、地面以下5cm、10cm、15cm和20cm處進(jìn)行低溫的測(cè)定。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及數(shù)據(jù)分析 利用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)田溫度垂直變化 圖1和圖2分別為第1天和第2天觀測(cè)到的8時(shí)和9時(shí)的溫度的垂直變化。從圖1、2可以看出，此時(shí)溫度的垂直變化大體上符合早上農(nóng)田溫度的垂直分布情況，即早上過(guò)渡型：其低層是日射型，上層是輻射型。

2.2 農(nóng)田濕度垂直變化 圖3和圖4分別為第1天和第2天觀測(cè)到的8時(shí)和9時(shí)的農(nóng)田中空氣濕度的分布和垂直變化，農(nóng)田濕度垂直變化的趨勢(shì)基本上為隨高度遞減的趨勢(shì)，它主要取決于空氣溫度、農(nóng)田蒸散和湍流交換的強(qiáng)弱。一般水汽的凈輸送在白天表現(xiàn)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(jié)為露或霜，植被和地表為水汽匯。

2.3 農(nóng)田總輻射垂直變化 總輻射在農(nóng)田中的垂直分布都為從植株頂部向下遞減，并且都是開(kāi)始時(shí)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(lái)。圖5、6所顯示的農(nóng)田中總輻射的垂直變化正符合此曲線，且8時(shí)的總輻射基本小于9時(shí)的總輻射。

2.4 農(nóng)田反射輻射率垂直變化 在作物的不同發(fā)育時(shí)期，葉片的反射能力有所不同。在作物的生長(zhǎng)期，綠色植物的光譜反射率有2個(gè)最高，一個(gè)在近紅外部分，次高在可見(jiàn)光譜段的黃綠色部分（λ=0.55μ），而在λ=0.65μ附近，有1個(gè)吸收帶，這是葉綠素吸收帶（曲線1）。其次，當(dāng)作物成熟時(shí)（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(shí)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(zhǎng)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(xiàn)出的反射率的無(wú)規(guī)則的垂直變化，可能是由于以上原因造成的。

2.5 農(nóng)田總輻射日變化 農(nóng)田中各高度太陽(yáng)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(nèi)部的深入，太陽(yáng)光能顯著減弱。這是由太陽(yáng)高度角改變而引起太陽(yáng)光線在植被中通過(guò)的距離改變所造成的。所以也是正午時(shí)透光率最大，早晚時(shí)刻較小。如圖10所示，農(nóng)田總輻射日變化基本符合上述規(guī)律，而圖9的農(nóng)田總輻射日變化規(guī)律不是非常符合上述規(guī)律，這可能是由于當(dāng)時(shí)天氣變化所造成的。

3 結(jié)論與討論

由本次研究結(jié)果表明：農(nóng)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(guò)渡型，濕度垂直變化的趨勢(shì)基本上為隨高度遞減的趨勢(shì)，總輻射的鉛直分布為從植株頂部向下遞減且開(kāi)始時(shí)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(lái)，反射率的垂直變化無(wú)規(guī)則，農(nóng)田總輻射的日變化為正午時(shí)透光率最大，早晚時(shí)刻較小。

參考文獻(xiàn)

[1]趙海軍，楊英華，趙龍飛.農(nóng)田小氣候的改善與利用技術(shù)簡(jiǎn)析[J].南方農(nóng)業(yè)，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(zhǎng)狀況及農(nóng)田小氣候特征比較[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，26（2）：473-480.

（責(zé)編：張宏民）