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《基于冠层温度的作物缺水研究进展3α》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第16卷第1期地球科学进展Vol.16No.12000年2月ADVANCEINEARTHSCIENCESFeb.,2000收稿日期:100128166(2001)0120049206基于冠层温度的作物缺水研究进展3a袁国富,唐登银,罗 毅,于 强(中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101)摘 要:冠层温度信息可以很好地反映作物的水分状况。自20世纪70年代以来,基于冠层温度的作物缺水指标的研究经历了三个阶段,即单纯研究冠层温度本身变化特征的第一阶段、以冠层能量平衡原理为基础的作物水分胁迫指数的第二阶段和考虑冠层和土壤的复合温度的水分亏缺指数的第三阶段。指标的发展
2、也由使用手持式红外辐射仪信息扩大到使用航空和卫星遥感信息。这一类指标在点和区域尺度上均可应用。加强这一类指标的研究对于我国北方地区农作物的有效灌溉和区域水资源的管理都有重要意义。关 键 词:冠层温度;作物水分胁迫指数;水分亏缺指数;遥感中图分类号:S181 文献标识码:A 作物缺水研究对于探讨水分对作物生长发育、作物的生理变化的比较来建立反映作物缺水的指生理生化过程的影响、指导田间及时灌溉、节约水资标,这些指标有代表性的主要有胁迫积温SDD[4,5]源等都有重要意义。用作物本身的生理变化来反映(StressDegreeDay)、冠层温度变率CTV[6]作物的的水分状
3、况则是作物缺水研究中一个主要的(CanopyTemperatureVariability)和温度胁迫日[7]分支,这些生理变化指标主要有叶水势、茎水势、叶TSD(TemperatureStressDay)等。早期建立的这片相对含水量、叶温或冠层温度、叶气孔阻力、叶片些指标的共同特点是通过仅考虑作物冠层温度在时或冠层光合速率、作物光谱反射率以及叶片卷曲度间上(如SDD、TSD)或空间上(如CTV)的变化特征等,其中通过作物的冠层温度来反映作物缺水的研来反映作物的水分状况。由于冠层温度是农田生态究随着探测方法的进展越来越深入并已在国外形成系统中能量平衡的结果,冠层温度的变化并
4、不仅仅[1]了相对成熟的灌溉技术。本文试图综述国内外在受到土壤水分多少的影响,因此通过单一冠层温度[8,9]这方面的研究进展,推动和加强我国在这方面的研建立起来的指标在实际应用中并不理想。[10]究工作。Idso等于1981年考虑了影响冠层温度变化的主要环境因子空气湿度,提出了作物水分胁迫指1基于冠层温度的作物缺水指标研究数(CropWaterStressIndex,简称CWSI),这一指进展标基于一个重要的经验关系,即作物在充分灌水(或冠层温度作为一个研究对象才有几十年的历潜在蒸发)条件下冠层温度与空气温度的差(简称史,Jackson[2]曾经综述过这方面研究的早期进展
5、。冠气温差)与空气的饱和水汽压差成线性关系,用公通过冠层温度来建立作物缺水指标的研究从20世式表达如下:[3](Tc-Ta)ll=A+BõVPD(1)纪70年代早期就已开始,在早期,研究主要是观察作物在不同水分状况下的冠层温度变化特征,并式中,Tc指作物冠层温度(℃),Ta指空气温度(℃),根据冠层温度的变化特征与农田土壤的水分含量或(Tc-Ta)ll是作物在潜在蒸发状态下的冠气温差,是a收稿日期:1999211222;修回日期:200020620113基金项目:国家自然科学基金重大项目“我国北方地区农业生态系统水分运行及其区域分异规律研究”(编号:49890330)资助
6、。 作者简介:袁国富(19712),男,湖北洪湖市人,博士生,主要从事农田生态和农业气象研究。E-mail:yuangf@dls.iog.ac.cn©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.50 地球科学进展 第16卷冠气温差的下限,A、B分别为线性回归系数,VPD形式都是以冠层能量平衡单层模型为理论基础的,为空气的饱和水汽压差(Pa)。单层模型的适用条件是作物叶面积指数应大于3,从而定义CWSI如下:尽量减少土壤
7、在能量交换中的影响,因此CWSI的(Tc-Ta)-(Tc-Ta)ll应用在作物生长的早期冠层较为稀疏时应用效果较CWSI=(2)(Tc-Ta)ul-(Tc-Ta)ll差。另外它所要求的冠层温度是纯粹的冠层温度,在式中(Tc-Ta)ul是作物无蒸腾条件下的冠气温差,是观测视野内出现土壤都会对正确观测冠层温度以及冠气温差的上限,Idso认为这是一个仅与空气温度[11,18,19]。在这种情况CWSI的计算产生巨大的影响有关的值,可以由下式计算:下CWSI一般不能使用由航空和卫星遥感获取的分(Tc-Ta)ul=A+BõVPG(3)辨
