辽西地区夏季农田小气候垂直变化规律研究

吕晓 战莘晔 张慧 张兵兵 吴航 高莉莉 高全 梁涛 金晨

摘 要：在1d中的8—16时的每一个整点，利用阿斯曼通风干湿表、地温表、风速计、日照计对农田的气温、湿度、总辐射和反射辐射率进行测定，研究辽西地区夏季农田小气候的垂直变化规律。结果表明：农田温度早上的垂直变化低层是日射型、上层是辐射型，湿度垂直变化随高度呈递减的趋势，总辐射的铅直分布为从植株顶部向下递减，反射率的垂直变化无规则，农田总辐射的日变化为正午时透光率最大，早晚时刻较小。

关键词：农田小气候;垂直变化;辽西地区;夏季

中图分类号 S162.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）24-0115-02

农田近地层中气温、辐射、湿度等是农田小气候要素[1]。农业生产与气象条件密切相关，特别是受农田小气候的影响，农田小气候是以作物为下垫面的特殊小气候，受外部气候环境和作物自身活动的影响[2]。适宜的小气候条件，有利于作物高产、稳产，反之则会抑制作物生长发育，滋生病虫害最终造成减产3]。农作物耕作及农业技术措施等影响和制约着农田小气候，农田小气候又反过来影响着农作物生长发育进程和产量的形成。因此，加强农田小气候量值的研究分析，采取科学、合理措施改善农田小气候，已达到农田小气候的充分利用，实现农业稳产高产。鉴于此，本研究开展了辽宁西部地区夏季农田小气候的垂直变化规律分析，以期为辽西地区的农田管理、农业气象灾害监测和评估等提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计 分别在1d中的8—16时的整点，利用阿斯曼通风干湿表、地温表、风速计、日照计对农田小气候进行测定，并且在每个整点测定时分别在地面以上的10cm、50cm、90cm（2/3株高）、100cm、135cm（株顶）、185cm（株顶以上50cm）高度处进行风速、温度、湿度、总辐射和反射辐射的测定。注意在进行风速的测定时要设置对照组和处理组，并且对东南西3个方向进行测定;在进行总辐射测定时，在每个高度处测定5个值并求平均值。在地表、地面以下5cm、10cm、15cm和20cm处进行低温的测定。

1.2 测定项目及数据分析 利用Excel进行数据处理分析。

2 结果与分析

2.1 农田温度垂直变化 图1和图2分别为第1天和第2天观测到的8时和9时的温度的垂直变化。从图1、2可以看出，此时温度的垂直变化大体上符合早上農田温度的垂直分布情况，即早上过渡型：其低层是日射型，上层是辐射型。

2.2 农田湿度垂直变化 图3和图4分别为第1天和第2天观测到的8时和9时的农田中空气湿度的分布和垂直变化，农田湿度垂直变化的趋势基本上为随高度递减的趋势，它主要取决于空气温度、农田蒸散和湍流交换的强弱。一般水汽的净输送在白天表现为蒸散（阴雨天除外），植被和土壤为水汽源，自下向上输送水汽;而夜间水汽流向作物层凝结为露或霜，植被和地表为水汽汇。

2.3 农田总辐射垂直变化 总辐射在农田中的垂直分布都为从植株顶部向下递减，并且都是开始时递减较慢，然后在植被的中间层迅速削弱，再往下递减速度又缓慢下来。图5、6所显示的农田中总辐射的垂直变化正符合此曲线，且8时的总辐射基本小于9时的总辐射。

2.4 农田反射辐射率垂直变化 在作物的不同发育时期，叶片的反射能力有所不同。在作物的生长期，绿色植物的光谱反射率有2个最高，一个在近红外部分，次高在可见光谱段的黄绿色部分（λ=0.55μ），而在λ=0.65μ附近，有1个吸收带，这是叶绿素吸收带（曲线1）。其次，当作物成熟时（曲线2），茎叶枯黄，叶绿素吸收带显著减弱，光谱反射率曲线中的次高也就不明显了。但此时植物的总的反射率是增大了。另外，植被的总反射率随着生长阶段的变化（叶子颜色由绿变黄）是逐渐增大的。所以图7、8表现出的反射率的无规则的垂直变化，可能是由于以上原因造成的。

2.5 农田总辐射日变化 农田中各高度太阳光能的日变化具有与裸地相同的日变化形式，只是随着向植被内部的深入，太阳光能显著减弱。这是由太阳高度角改变而引起太阳光线在植被中通过的距离改变所造成的。所以也是正午时透光率最大，早晚时刻较小。如图10所示，农田总辐射日变化基本符合上述规律，而图9的农田总辐射日变化规律不是非常符合上述规律，这可能是由于当时天气变化所造成的。

3 结论与讨论

由本次研究结果表明：农田温度早上的垂直变化为低层是日射型、上层是辐射型的早上过渡型，湿度垂直变化的趋势基本上为随高度递减的趋势，总辐射的铅直分布为从植株顶部向下递减且开始时递减较慢、在植被的中间层迅速削弱、再往下递减速度又缓慢下来，反射率的垂直变化无规则，农田总辐射的日变化为正午时透光率最大，早晚时刻较小。

参考文献

[1]赵海军，杨英华，赵龙飞.农田小气候的改善与利用技术简析[J].南方农业，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]张盼盼，周瑜，宋慧，等.不同肥力水平下糜子生长状况及农田小气候特征比较[J].应用生态学报，2015，26（2）：473-480.

（责编：张宏民）