農(nóng)田開放式CO2濃度和溫度增高對小麥冠層微氣候的影響.pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展，未來氣候變化的顯著特征是氣溫升高，而造成氣溫升高的主要原因就是大氣中CO2濃度的持續(xù)增高。小麥在全世界糧食作物中的地位舉足輕重，種植面積和產(chǎn)量都名列前茅，氣候的變化會顯著影響小麥的生長發(fā)育，大氣CO2濃度以及溫度的變化對其有重要的意義，明確CO2濃度和溫度升高的協(xié)同作用對小麥冠層微氣象各要素的變化特征可以為小麥生長發(fā)育、水分利用及其種植制度和分布的影響提供生態(tài)理論依據(jù)，也為開放式CO2濃度和溫度增高試驗(yàn)平臺的精準(zhǔn)控制

2、和科學(xué)優(yōu)化提供必要的理論和數(shù)據(jù)支持。本研究利用我國在江蘇省常熟市(31°35′ N，20°55′E)的國內(nèi)首個水稻-冬小麥輪作農(nóng)田開放式CO2濃度升高(FACE，F(xiàn)ree Air CO2Enrichment)和溫度增高（FATI，F(xiàn)ree Air Temperature Increased）田間試驗(yàn)平臺，試驗(yàn)材料為揚(yáng)麥14號，試驗(yàn)分別于2012年11月至2013年5月和2013年11月至2014年5月進(jìn)行，共有四個互不干擾的處理:對照(

3、CK)、FACE(F)、FATI(T)、FACE+FATI(T+F)。于2013年3月4日到2013年5月19日和2014年3月9日到2014年5月12日（從小麥拔節(jié)開始，成熟結(jié)束）對小麥冠層微氣象的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行持續(xù)觀測，利用不同處理的觀測數(shù)據(jù)資料，分析了大氣CO2濃度升高和溫度增高對小麥冠層微氣象的各項(xiàng)指標(biāo)（冠層溫度、空氣溫度、空氣濕度、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率等）的影響和風(fēng)速對于FATI+FACE試驗(yàn)平臺下小麥冠層微氣候的影響。具體研究結(jié)

4、果如下:
　　(1) CO2濃度升高處理降低了小麥的葉片氣孔導(dǎo)度。試驗(yàn)期間內(nèi)，CO2濃度升高處理的小麥葉片氣孔導(dǎo)度相對于對照減小了，隨著生育期的進(jìn)行減小的程度逐漸減弱。溫度增高處理抽穗期前氣孔導(dǎo)度增加而后期減小。而CO2濃度升高和溫度增高處理降低了葉片的氣孔導(dǎo)度，且降低的程度也隨著生育期的推進(jìn)逐漸減弱。
　　(2) CO2濃度升高處理降低了小麥的蒸騰速率，但影響未達(dá)顯著程度;溫度增高處理顯著增加了小麥的蒸騰速率，但隨著生育期

5、的推進(jìn)增加幅度有所下降;而CO2濃度升高和溫度增高處理也顯著增加了小麥的蒸騰速率。
　　(3) CO2濃度升高和溫度增高處理升高了小麥日間冠層溫度，其升高的值小于CO2濃度升高和溫度增高單因素處理升高值的和。原因是前期溫度升高造成的氣孔導(dǎo)度增加抵消了一部分因?yàn)镃O2濃度增加導(dǎo)致的氣孔導(dǎo)度降低的效果，增加了蒸騰作用的降溫效應(yīng)。觀測期間內(nèi)，CO2濃度升高和溫度增高處理中日間小麥冠層溫度均高于對照，兩季試驗(yàn)平均增高1.5℃和1.8℃，兩

6、者之差日最大值在1.3℃-3.8℃，此差值隨太陽輻射增強(qiáng)而增大，且與生育期有關(guān)，最大值出現(xiàn)在小麥生長旺盛的抽穗和開花期。且這種趨勢變化在年際間是相同的。
　　(4) CO2濃度升高和溫度增高處理升高了小麥日間冠層空氣溫度。日間小麥冠層空氣溫度CO2濃度升高和溫度增高均高于對照，兩者之差隨光合有效輻射值升高而增大，且冠層中部之差大于冠層頂部之差;其中冠層中部日間空氣溫度CO2濃度升高和溫度增高與對照之差最大值在1.1℃-2.3℃之間

7、，冠層頂部最大值在1.0℃-1.5℃之間。日間小麥冠層空氣相對濕度CO2濃度升高和溫度增高處理均低于對照，冠層中部空氣濕度與對照之差日最低值在-4.5％至-14.7％之間。
　　(5)風(fēng)速對于CO2濃度升高和溫度增高平臺下小麥的冠層微氣象有顯著影響:觀測期內(nèi)，風(fēng)速對于CO2濃度升高和溫度增高處理小麥的冠層溫度和冠層-大氣溫差均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且天氣的陰晴狀況并不影響此關(guān)系，其影響程度均達(dá)到顯著水平。其中當(dāng)晴天風(fēng)速大于3m/s，陰天風(fēng)