全 文 ：第 l1卷 第 4期
2 0 0 3年 1 0月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agricuiture
V01．11 No．4
0ct．． 2003
冬小麦冠层温度及其影响因素探析
郭 家选
(中国农业大学作物学院 北京 100094)
梅旭 荣 卢志光
(中国农业科学院土壤肥料研究所 北京 100081)(中国农业大学资源与环境学院 北京 100094)
摘 要 采用 涡度 相关 法 测定 冬 小麦 农 田潜 热 通量 和显 热 通量 ，研 究 农 田热量 平 衡各 分 量 及 风速 对 冠 层 温度 和冠
层一大气温差 的影响结果表明，净辐射通量是影响冠层温度高低的主要能量 因子，二者呈极显著线性相关关系 ( ：
0．01)，潜 热通量 、显 热通 量 和土 壤 热通 量 对冠 层 温度 的影 响 与 天 气状 况 有关 ，风速 变 化对 冠 层 温 度 的 影 响作 用 不
显著 ，而与冠层一大气温差 间有较好的负相关关系。
关键 词 冠 层 温度 冠 层一大 气温差 涡度 相 关法 风速
Analysis of the influence factors on winter wheat canopy temperature．GUO Jia—Xuan(Crop Golege of China Agricultural
Univerdty，Beiing 100094)，MEI Xu-Rong(Soil and Fertilizer Institute，Chinese Academy of Ag ricultural Sciences，Bei．
jing 100081)，LU ghi—Guang(College of Resources and Environmental Sciences，China Agricultural University，Beijing
100094)，cJEA，2003，11(4)：24～26
Abstract Latent heat flux and sensible heat flux in winter wheat field were measured by uNng the eddy covariance tech—
nique，and the effect of energy balance components and wind speed to canopy temperature and the canopy-alr temperature
difference were analyzed also．The results show that the net radiation flux is the main energy factor infecting canopy tem—
perature，and there is a remarkable linear correlation between them(a ：0．01)．The effects of latent heat flux．sensible
heat flux，and ground hea t flux on canopy temperature are related to weather condition．Wind speed remarkably infects
the canopy—air temperature difference，and there is a negative correlativity between them．
Key words Canopy temperature，The canopy—air temperature difference，Eddy covariance method，W ind speed
作 物冠层温 度与水分胁迫 密切相关 ，冠层温度测 定作为监测作物 水分胁迫 的指示 器并应用 于胁 迫度 日、
作物 水分胁迫指数 等指标 以诊 断作 物水 分胁迫 程 度 。本 试验 研究 了冬小 麦 冠层 温度 及冠 层一大气 温 差
与农 田热量平衡各 分量和风速 的相互关 系 ，为农 田墒情监测应用冠层 温度指标提供理论 依据 。
1 试 验材料与方法
试验于 2002年在中国科学院栾城农业生态系统试验站进行 ，该站位于北纬 37．8。、东经 l14．7。，海拔高
度 50．1m，属半干旱半湿润大陆性季风气候。于冬小麦灌浆期(叶面积指数为 5．4，土壤含水量为田间持水
量的 81％)选择典型天气用 日本产 MINOLTA505型红外测温仪观测冠层温度，用美国 Campbel公司产涡
度相关仪测定麦 田潜热通量和显热通量 ，并测定净辐射通量及土壤热通量，涡度相关仪安装在冬小麦高产试
验田中心离地表 3m高度处，以 lOHz频率测定温度、湿度和三维风速脉动值，由垂直风速脉动值和相关变量
脉动值的平均协方差计算冬小麦农田潜热和显热瞬时通量值 ，记录 10min潜热通量和显热通量平均值 ，正值
表示物质和能量向大气方向传输，并记录 10min冠层温度、净辐射通量和土壤热通量平均值。麦 田生态系统
热量平衡 方程可 简化为 ：
R = G + +LE (1)
式 中 ，R 为净辐射通 量(W／m )，G为土壤热通量 (W／m。)， 为感热通量 (W／m )，LE为潜热通量 (W／m。)。
R 和 G用仪器直接测定，LE和 依据涡度相关法测定并由下式计算 ：
= C W T (2)
*“十五”国家高技术研究(863)发展计划项 目“农田节水标准化技术研究与产品开发”(2001AA242081)资助
收稿 日期 ：2002-¨ 一l6 改 回 日期 ：2002—12．28
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第 4期 郭家选等：冬小麦冠层温度及其影响因素探析
LE = W q (3)
式 中 ，T ，q ，W 分别为近地 面大气湍 流运动引起 的温度 、湿度 、垂直风速 的脉 动量 ， 为空气密度 ，C 为空
气 定压 比热 ， 为水汽化潜 热 。
2 结果与分析
2．1 冬小麦冠层温度与热量平衡各分量间的关系
麦 田生态系统 热量平衡各分 量与冠层温度 问关 系见 表 l和 图 l，表 l和 图l表 明麦 田一定 土壤 含水 量 下
表 1 麦 田热 量平 衡各 分量 与 冠层 温度 问相 关 关 系
Tab．1 Relationship between canopy temperature and energy balance components
650
550
450
350
250
l50
50
- 50
一 l50
6：40 8：40 10：40 I 2：40 I 4：40 I 6：40 l 8：40 20：40
时 间
6：20 9：20 2：20 1 5：20 18：20 21：20
时 间
— ．-潜 热 通 量
8 50 l0：50 I2：50 14：50 1 6：50
时 间
30
25
20
1 5
噬
腰 l0
5
0
0
6：40 8：40 10：40 I2：40 14：40 l6：40 I8：40 20：40
时 间
6：20 9：20 2：20 I 5：20 l8：20 2I：20
时 间
8：50 l0：50
8
6
4
0
4
0
I2：50 I4：50 I6：50
时 间
图 1 冬 小 麦灌 浆期 冠层 温 度及 其影 响 因素 变化
Fig·1 The changes。f winter wheat can。PY temperature and its influence fact。rs during filing period
T
量
磺
匿
∞．m／磺匿 ∞．m／磺匿
∞ m 0
＼ 赠噬嗯
哪{量鲫跏伽啪瑚瑚0 猢
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26 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
冬小麦冠层温度和净辐射通量的日变化趋势相同，二者有极显著线性相关关系。冠层温度和潜热通量、土壤
热通量 的关 系与天气 状况有关 ，晴天或 多云天气潜热通量 和冠层温度 问呈显著对数相关关 系 ，土壤热通 量和
冠层温度问呈线性相关关系 ，而阴天时潜热通量、土壤热通量的变化对冠层温度的影响不显著。显热通量变
化对冠层温度的影响也与天气状况有关 ，晴天时显热通量对冠层温度的影响作用不显著，而多云或阴天下显
热通量极显 著影响冠层温度 的高低 。
2．2 冬小麦冠层温度、冠层-大气温差与风速的关系
风 速对冬 小麦冠层 温度 高低 与冠层 一大气 温差 大小 的影 响结果表 明(见 表2和 图1)，风速变 化可 一定 程
表 2 冠 层-大 气温 差 与风 速相 关 关系
Tab．2 Relationship between the canopy—air temperature difference and wind speed
度引起冬小麦冠层
温度与 之呈 相反 趋
势 波 动 ，其 影 响 未
达 显 著 水 平 ，而 对
冬 小 麦 冠 层一大 气
温 差 的 影 响 极 显
著 ，二 者呈 负相关关 系且 与天气状况无关 。
3 小结与讨论
农 田冠层温度受环境和植物诸因素影响，作物水分胁迫主要取决于大气蒸发需求和土壤有效水分，可由
空气饱 和水 汽压差 、土壤水分状 况和相对 叶面积描 述 ]。冠层一大气温差与饱 和水 汽压差 有较好 的线 性负 相
关关系且与土壤湿度 、作物根区土壤含水量和蒸散量呈显著相关关系 (a=0．05) ]。风速变化显著影响冠
层一大气温差 ，二者呈负相关关系 ，其影响作用达显著水平。一定土壤含水量和作物叶面积指数下饱和水汽
压差大小与地表冠层大气湍流运动强度的耦合可影响农 田蒸散速率和冠层温度的高低。农 田热量平衡各分
量中净辐射通量是影响冠层温度高低的关键因素之一 ，而潜热通量对冠层温度的影响与天气状况有关 ，阴天
时潜热通量对冠层温度的影响作用不显著。
参 考 文 献
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