番茄叶片低温胁迫气象指标的气候空间列线研究

传统的农业气象学三基点温度理论由于将气温与植物体温同等看待，且不考虑辐射、风因素影响，不科学。本项目以番茄为例，根据生物质传热学原理，研究叶片的辐射平衡；并通过叶片表面能量平衡分析，研究对流热交换量和辐射热交换量；在充分研究叶片热物性参数和传热特性的基础上，用荧光分析法确定低温胁迫叶片体温指标；在此胁迫体温下，研究叶片温度与辐射、风复合作用形成的气候空间，确定气候空间左限和下限特征线。最后确定叶片低温危害农业气象指标，完善作物光温环境理论。其理论意义：一是修正传统农业气象理论中考虑气温而不考虑传热过程确定植物受害指标的观点，提出必须同时考虑气温与辐射、风三个因素并依据传热过程才能准确描述叶片在一定环境下是否受害；二是研究植物体热物性参数，也为活体生物质传热研究奠定基础。其实践意义在于指导生产上综合考虑气温和光、风因素防御植物低温危害。

本项目从生物传热学理论出发，从植物与环境传热的的辐射平衡、对流换热、潜热交换、新陈代谢等分量的热平衡分析角度研究植物叶片叶温的形成；依据气候空间理论分析植物受环境胁迫的叶温形成的光、温、湿、风环境因子复合指标问题，从农业气象学理论和农业气象指标确定方法上取得了研究进展。主要完成了以下研究成果：. 首先，由于植物传热学研究处于起步阶段，为解决分析植物与环境传热量时缺少基本热物理特性参数的问题，本项目开展了植物叶片热容量、与环境热交换的对流换热系数、植物叶温随环境温度变化而变化的热滞性的表达参数――热时间常数等研究。.然后，针对日光温室番茄生产上经常发生的低温胁迫危害，研究了番茄冠层顶部功能叶低温胁迫叶温指标，并根据气候空间下限界限的规律研究了该叶温指标形成的光、温（一定湿、风条件）复合指标。证实了植物气候空间下限完全符合Gates的气候空间理论，为科学确定番茄低温胁迫农业气象指标提供了有效方法，同时也为所有农林业植物环境胁迫体温指标和环境因子复合指标的确定给出了方法。. 对于植物叶片气候空间上限的分析，考虑用生产实际中高温胁迫发生较多的干旱半干旱地区栓皮栎实生苗造林中栓皮栎幼苗为研究对象，研究其叶片的气候空间上限发生，并结合国外已成为热点，国内还少有研究的生境其它植物保育效应加以研究。既探索植物叶片气候空间上限特征，又从减少气候空间超上限的机率和程度，即数量和强度上研究同一生境中生长植物的保育效应。这部分内容在本项目中进行了基础研究，保育效应等内容正在研究中。这里的保育植物选择了干旱半干旱地区最常见、适应性很强的荆条灌丛作为研究对象。由于荆条灌丛在其生境中多数是以半球形孤立冠层存在的，在研究其冠下的保育作用时自然涉及到了孤立植物冠层分析方法。这方面的研究为许多农林业植物非均匀冠层生态学研究探索了冠层分析方法。. 本研究发现植物的气候空间上限和下限存在着与前人的气候空间理论研究极相类似的气候空间界限。这样的规律可应用到任何植物上。即任何植物的生长都有气候空间的上下限，而上下限的特征表达了光温湿风因子的指标。找到了植物生长发育温度指标不确切的问题，并用气候空间理论给予了很好的解释，这在农业气象学上是个较大的突破。进一步应该根据本研究的气候空间理论方法研究主要农作物的不同生育期的农业气象指标问题。本项目组就将开展这方面的工作。