全 文 ：2006 年 8 月 农 机 化 研 究 第 8 期
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温室内黄瓜叶温变化特性的试验研究

李强征 1，李国臣 1，于海业 2，马成林 2
(1.井冈山学院 工学院，江西 吉安 343009；2.吉林大学 生物与农业工程学院，长春 130025)

摘 要：考察了充分供水和水分亏缺条件下温室内黄瓜叶温变化的差异及其与相关作物生理信息的关系。
结果表明，叶温与叶面蒸腾的 Pearson 相关系数 2R 达到了 0.7 以上，叶面蒸腾是影响叶温变化的内在因素，
供水条件的不同影响了作物蒸腾的变化，从而导致作物叶温变化的差异。采用通径分析的方法，分析了气
温、饱和水汽压差（VPD）和光量子通量（PAR）等主要气象因子对叶温的影响。结果表明，叶温与各环境
因子的相关系数 2R ≥0.86，气温的变化直接作用于叶温，饱和水汽压差（VPD）和光量子通量（PAR）都通
过气温的间接作用影响着叶温的变化，3 个环境因子对叶温影响程度依次为气温＞VPD＞PAR。
关键词：农艺学；黄瓜叶温；试验研究；水分亏缺；温室
中图分类号：S314 文献标识码：A 文章编号：1003—188X(2006)08—0144—03

0 引言
植物的叶片温度（简称叶温）是植物体的一个
重要生理特性和作物生理生态研究中的一个基本参
数 [1]。叶温的变化是环境因素和植物内部因素共同
影响叶片能量平衡的结果 [2]。有关这方面的研究较
多，但多是在探讨冠层温度的变化而不是单个叶片
温度的变化 [3,4]，而系统探讨温室内蔬菜作物叶温变
化特点及其所受环境因素影响方面的研究较少。本
试验以黄瓜为实验对象，对比分析了水分亏缺对作
物叶温的影响，研究了叶温与叶面蒸腾、气孔导度
等主要生理指标的关系，进一步探讨了主要环境因
子对黄瓜叶温作用的综合效应，为深入研究叶温变
化在植物水分亏缺诊断中的应用提供了基础资料。
1 实验材料与方法
实验设计的基本思路是在田间进行充分与非充
分供水实验，观测环境因素对叶片温度的影响以及
相关植物生理信息指标的变化，主要是叶面蒸腾和
气孔导度。由于试验是在温室内进行，在轴流风机
的控制下，室内风速在 0.2m/s 左右保持稳定，因此
温室内风速的变化影响均可忽略。
实验在吉林大学南岭校区的设施农业温室内进
行。温室面积为 200m2，地理位置北纬 44°05′，东
经 125°18′，海拔高度为 150m，气候为半湿润季风
性气候类型，土壤质地为沙壤土，田间持水量为
22%。供试的黄瓜品种为吉林省蔬菜所生产的长青 1
号，种植在花盆里（ φ 25×20），作物的测试时期为
作物生长期（4~5 片完全展开叶）。试验采用两种水
分处理：充分供水和非充分供水；土壤相对含水量
（RHS）分别占田间持水量的 80%以上和 50%左右。
实验时间为 2005 年 5 月和 6 月，此期间多以晴朗天
气为主。
作 物 叶 温 和 环 境 因 素 的 测 量 采 用 以 色 列
PHYTECH 公司生产的 LPS-05MD 型植物生理监控系
统，选择阳光可充分照射的水平叶片，测量位置为
完全展开的上数顶层第 3 片叶；环境因素包括空气
的温湿度、太阳净辐射和土壤的温湿度；作物的生
理指标（叶面蒸腾与气孔导度）检测采用美国 CID
公司的 CI-310 便携式光合作用测定系统。
2 结果与分析
2.1 叶温的日变化规律
为了分析叶温的日变化规律，本实验对处于开
花生长期的黄瓜进行了系统的观察实验，并同步观
测了相关的环境因素，观测时间为 6 月 2 日早 6:00
至 6 月 4 日晚 18:00，全天候连续观测。测试结果
如图 1 所示。叶温随日照的变化呈现明显的起伏波
动规律：中午（12:00~14:00）的日照较强，此时
的叶温也处于高峰区；6 月 4 日中午对叶片遮荫，
可以明显地看出此时的叶温也随之明显下降。6 月 2
日黄瓜未发生水分亏缺，而 6 月 3 日黄瓜叶片发生
了萎蔫，表明作物已处于水分亏缺状态，两种供水
收稿日期：2005-12-08
基金项目：吉林省科技发展基金 (20020657)；井冈山学院校重点
学科-机械电子工程专项基金资助项目
作者简介：李强征（1963-），男，江西吉安人，讲师。
通迅作者：李国臣（1968-），男，辽宁昌图人，博士，教授，
(E-mail)guochen_li@163.com。
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2R =0.3287
y =0.6554 x -14.765

2R =0.7629
0
100
200
300
400
500
600
700
800
25 30 35 40
叶片温度/℃
叶
面
蒸
腾
/µ
mo
l
mˇ-
2
sˇ-
1
0
2
4
6
8
10
12
14
16
气
孔
导
度
/µ
mo
l
mˇ-
2
sˇ-
1 气孔导度
线性(气孔导度)
线性(叶面蒸腾)
y =18.661 x -362.38
叶面蒸腾
叶片温度/℃
y =0.38 x -8.3663
y =4.7359 x -49.266

2R =0.21240
50
100
150
200
250
300
20 25 30 35 40 45 50
叶
面
蒸
腾
/μ
mo
l
mˇ-
2
sˇ-
1
0
2
4
6
8
10
12
气孔导度
叶面蒸腾
线性 (叶面蒸腾 )
线性 (气孔导度 )
气
孔
导
度
/µ
mo
l
mˇ-
2
sˇ-
1
2R =0.6981
条件下的叶温变化的明显区别在于午后的叶温下降
幅度的差异：6 月 2 日的黄瓜叶温下降较快，在晚
上 20:30 至凌晨 5:00 基本处于低峰区，而 6 月 3
日的黄瓜温度下降较慢，叶温的低峰区间很短，且
出现在次日的凌晨。可见，若以叶温变化来判断作
物水分亏缺，诊断时间应该选在下午的 15:00 以后。











图 1 黄瓜叶温日变化规律
Fig.1 Diurnal variation of leaf temperature
2.2 叶温与主要生理指标的关系
叶面蒸腾和气孔导度是作物的主要生理指标[4]。根
据能量平衡原理，叶面蒸腾是叶片温度变化的直接
原因，而气孔导度又因土壤水分的变化影响蒸腾的
变化。可见，与叶温变化直接有关的因素应为叶面
蒸腾和气孔导度。
图 2 为充分供水条件下的叶面温度 cT 与叶面蒸
腾 ET 、气孔导度 sR 的关系。









图 2 充分供水条件下的叶温与生理指标的关系
Fig.2 Correlation between leaf temperature and
physiological index under well-watered
图 2 中的线性相关性分析结果如下
765.146554.0 c −= TET (1)
相关系数 7629.02 =R ，线性相关显著。
38.362661.18 cs −= TR (2)
相关系数 3287.02 =R ，线性相关不显著。
图 3 为非充分供水条件下的叶面温度 cT 与叶面
蒸腾 ET 、气孔导度 sR 的关系。
图 3 中的线性相关性分析结果如下
366.8380.0 c −= TET (3)
Pearson 相关系数 6981.02 =R ，线性相关显著。
266.497359.4 cs −= TR (4)
则 Pearson 相关系数为 2124.02 =R ，线性相关不
显著。











图 3 非充分供水条件下的叶温与生理指标的关系
Fig.3 Correlation between leaf temperature and
physiological index under water-deficit
由以上分析可知，无论是在充分供水条件下，
还是在非充分供水条件下，叶温与叶面蒸腾显著相
关，而与气孔导度相关不显著。可见，蒸腾是影响
叶温的直接因素。由图 2 和图 3 的对比可以发现：
当叶面蒸腾量相等时，非充分供水条件下的叶温变
化量远大于充分供水条件下的叶温变化量。其原因
是：在相同的叶面蒸腾量变化下，两种供水条件下
叶面的潜在蒸腾量不同。可见，叶温的变化可以反
映出植物供水条件的差异。
2.3 叶温与气象因素的关系
为反映植物正常生长条件下各因素间的相关
性，实验是在植物充分供水条件下进行的。
2.3.1 叶温与气温的关系
叶温与气温的关系如图 4 所示。图 4 表明：随
着气温的升高，叶温也随之升高，二者呈良好的线
性相关。Pearson 相关系数 9265.02 =R ，达到极显著
相关水平。回归方程为
1574.10854.1 ac −= TT (5)











图 4 叶温与气温的关系
Fig.4 Correlation between leaf temperature and
air temperature
时间/(月-日)
0
10
20
30
40
50
6-2 6-2 6-2 6-3 6-3 6-3 6-3 6-4 6-4 6-4 6-4
叶
片
温
度
/℃

0
100
200
300
400
光
照
强
度
/W
ˇ
m-
2
叶片温度
总辐射
空气温度/℃
y =1.0854x
2R =0.9265
25 30 35
叶
片
温
度
/℃

叶面与空气温度
线性(叶面与空气温度)
20
25
30
35
40
45
-1.1574
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45
1200 20
25
30
35
40
0 200 400 600 800 1000
PAR /µmolˇm-2ˇs-1
叶
面
温
度
/℃

叶温与 PAR
线性(叶温与 PAR )
7049.0
042.25012.0
2 =
+=
R
xy
20
25
30
35
40
45
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
VPD

/kPa
叶温与 VPD
线性(叶温与 VPD )
叶
面
温
度
/℃

7517.0
82.177967.3
2 =
+=
R
xy
2.3.2 叶温与 VPD的关系
对于空气的湿度来说，经常以空气饱和水汽压
差 VPD作为综合衡量标准。
叶温与 VPD的关系如图 5 所示。








图 5 叶温与 VPD的关系
Fig.5 Correlation between leaf temperature and VPD
图 5 表明：随着 VPD的升高，叶温也随之升高，
二者呈现良好的线性相关。 Pearson 相关系数为
7517.02 =R ，达到显著相关水平。回归方程为
828.177967.3c += VPDT (6)
2.3.3 叶温与光量子通量 PAR的关系
叶温与 PAR的关系如图 6 所示。








图 6 叶温与 PAR的关系
Fig.6 Correlation between leaf temperature and PAR
图 6 表明：随着 PAR的增大，叶温也相应升高，
二者呈现良好的线性相关。 Pearson 相关系数为
7049.02 =R ，达到显著相关水平，回归方程为
042.25012.0c += PART (7)
式中 PAR—光量子通量（mmol/m2ˇs）
2.3.4 各环境因子对叶温的综合效应
由于各气象因子存在相互作用，各气象因素与
叶温之间相关性的高低并不能完全代表它对叶温影
响的重要性，它们对叶温的作用是综合的。因此，
采用通径分析的方法，分析气温、 VPD和 PAR等环
境因子对叶温的综合效应 [5,6]，结果见表 1 所示。
表 1 叶温与气象因素的通径分析结果
Tab.1 Path analysis results between leaf temperature and weather factors
气 温 VPD PAR
气温与
叶温的
相关系数
气温的
直接
作用
VPD的
间接
作用
PAR的
间接
作用
与叶温
的相关
系数
VPD的
直接作用
气温的
间接作用
PAR的
间接
作用
PAR与
叶温的
相关
系数
PAR的
直接
作用
气温的
间接
作用
VPD的
间接
作用
0.9625 0.9494 -0.1280 0.1604 0.8670 -0.1329 0.8231 0.1444 0.8607 0.1666 0.8171 -0.1144
表 1 显示：这 3 个气象因素中，大气温度的通
径系数与相关系数较为接近，即气温的变化直接作
用于叶温；光量子通量 PAR 密度和饱和水汽压差
VPD的通径系数和相关系数相差较大，即光量子通
量 PAR密度和饱和水汽压差 VPD都通过气温的间接
作用影响着叶温的变化；饱和差对叶温的直接作用
是一种负效应，但通过光量子通量 PAR密度的间接
正作用表现出来的最后效应是正相关。3 个环境因
子对叶温影响程度依次为气温＞ VPD＞ PAR。
决定系数的总和 9831.0=∑D 。若 D∑ 接近 1，说
明通径分析已基本包括了影响叶温的主要环境因
素。经检验， 8425.138=F ，远大于 99.501.0 =F 。分析
结果能够表达各生态因子与叶温的真实关系。
3 结论
1) 大量的实验数据分析表明：叶温随着温室内
环境的变化呈明显的日变化特点，不同供水条件下
的叶温变化差异主要表现在 15:00 以后，充分供水
的黄瓜叶温下降较快，而水分亏缺的黄瓜叶温下降
较为缓慢。因此，以叶温变化来判断作物的供水状
况，观测时间应在午后 15:00 以后。
2) 采用通径分析的方法详细分析了各环境因
子对叶温的综合效应，结果表明：环境因子对叶温
变化作用强弱的顺序为气温＞ VPD＞ PAR。可见，
考虑叶温作为作物水分亏缺的判别指标，需要综合
考虑环境因素。
3) 本研究的结果是基于吉林大学的温室特定
环境、特定的黄瓜蔬菜和一定的生长阶段的观测数
据获得的，因此所得的实验结果有一定的局限性。
参考文献：
[1] 赵立新,荆家海,王韶唐.陕西渭北旱源土壤一植物
一大气连续体中水分运转规律的研究 I.生态环境
对植物叶温的影响[J].西北植物学报,1996,16(4):
345-350.
[2] 蔡焕杰 ,康绍忠 .棉花冠层温度的变化规律及其用
于缺水诊断研究[J].灌溉排水,1997,16(1):1-5.
(下转第152页)

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功
率
N
/k
W
理论叠加
串联功率
轴流(1484)
轴流(1031)
0
500 1000 1500 2000 2500
0.40
0.35
0.30
0.25
0.15
0.10
0.05
0.20
流量 Q /m3ˇh-1










(b)轴流(1031)—轴流(1484)
图 4 轴流—轴流串联功率曲线
Fig.4 The power curves of the axial fan—the
axial fan in series
由图 4 可看出，串联功率曲线与理论叠加功率
曲线相近，因此可用单机理论叠加功率估算两风机
串联总功率。
3 结论
1) 轴流风机串联时，串联全压高于单机全压，
但其值小于单机全压的简单叠加。
2) 两风机串联的效果与管网阻力的大小有关。
管网阻力越大，与单机相比，全压提高得越多，串
联效果越好。
3) 风机的串联功率与单机功率和相近。
参考文献：
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煤炭学报,2003,25(3):287-289.
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社,1983.
Experimental Study on the Ventilating Characteristics of the
Axial Fans in Series
WANG Hui-ping，SHI Qing-xiang，PANG Jing，DING Hui-ling
(Henan Technical University, Luoyang 471003, China)
Abstract: Under the condition of changing rotating speed, we made experiments of the series ventilating
characteristic of the Axial Fan-the Axial Fan and analyzed the relationships among the single-machined
performance, theoretical adding performance and the total ventilating performance actually. The general laws
of the series characteristic of the Axial Fan-the Axial Fan were gained. It has practical value to the parameter
selections of the axial fans in series.
Key words: mechanics; the axial fan; experimental research; series operation; ventilating characteristic

(上接第 146 页)
[3] 梁银丽，张成蛾.冠层温度-气温差与作物水分亏缺
关系的研究[J].生态农业研究,2000,8(1):24-26.
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1984.
[6] 马恒运.研究变量间关系的通径分析方法[J].经济
经纬,1995(2):52-54.
Abstract ID: 1003-188X(2006)08-0144-EA
Experimental Study on Temperature of Cucumber Leaf in Greenhouse
LI Qiang-zheng1, LI GUO-chen1, YU Hai-ye2, MA Cheng-lin2
（1.Engineering College, Jinggangshan University, Jian 343009, China;2.Biological and Agricultural Engineering
College, Jilin University, Changchun 130025, China）
Abstract: It was studied the effect of soil moisture on leaf temperature under different watering levels
(well-watered and water-deficit). The experiment indicated that the correlation between leaf temperature and
evaporation was about r2≥0.7, evaporation was intrinsic factor of influencing leaf temperature. Path analysis
showed that the person correlation (R2) between leaf temperature and environmental factors were more than
0.86, air temperature effected leaf temperature directly, VPD and PAR influenced leaf temperature indirectly
through air temperature, the order of influencing leaf temperature was leaf-temperature＞VPD＞PAR。
Key words: agronomy; cucumber leaf temperature; experiment research; water deficit; greenhouse