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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

国内外研究现状

蒸腾可以被认为是从农业角度来看的蒸散量的生产部分。将蒸散量分成蒸发和蒸腾组分允许评估水管理作物生产力和节水。测定农作物的蒸发蒸腾量的方法目前有微气象学法（波文比—能量平衡法、涡度相关法），水文学方法（蒸渗仪法、水量平衡法），遥感方法，茎流计法（热平衡法、热扩散法、热脉冲法、激光热脉冲法）。本次实验主要以茎流计法测量作物的蒸发蒸腾量。

Sap Flow Gauge , 中文名称茎流计，是一种直接测定植物液流速率的仪器，目前较为广泛应用。主要有热脉冲技术、 热平衡法、 热扩散法和激光热脉冲式。茎流计法优点是测量结果精度高、操作简单、 易于维护，能够较准确地对植物蒸腾耗水量，与传统方法相比较，茎流计能保证在基本不破坏植物正常生长的状态下，进行连续动态来测定植物液流量。所以，运用茎流计实时监测植物液流速度， 求得植物蒸腾耗水量， 不仅对植物水分供求关系提供必要的水分生理依据， 而且对地区水资源管理等具有重要的理论指导意义^[5]。

热脉冲技术是由德国生物学家罗伯特胡伯在1932年提出，是通过将一根电阻线作为脉冲源，安装在电阻线下方的单个热电偶感知热脉冲达到时间，并先用于实际研究。仇群伊等^[6]介绍了热技术茎流仪的发展历程及基本工作原理， 从植物液流速率的变化规律、 影响树木蒸腾速率因子、 边材液流速率的运输格局及时空变化规律、茎流计优点及应注意问题的４个方面介绍了热技术茎流计在植物蒸腾耗水方面的应用。Nicolas Ｅ.等^[13]通过热脉冲茎流计法与水量平衡法对比研究11年生杏树的蒸腾量， 结果显示热脉冲茎流计法测定值比水量平衡法的低， 但两者非常一致。刘德林等^[3]研究了GREENSPAN茎流法对玉米蒸腾规律，以盆栽玉米为材料，称重法为基准，验证了GREENSPAN茎流法测量植物整天方面的可行性。

热扩散法是由法国农科院的Granier等在热脉冲技术基础上进行改造得到的；该方法是主要用于测定高大树木液流流速和单株耗水方面。它的探针能够连续发热，且相当于热脉冲技术，可以连续或任意时间间隔液流流速测定，具有更高的精确度，已得到广泛应用，是目前测定树干液流量首选方法。庞卓等^[12]为了揭示树干自然温度梯度的变化规律及其对树干液流速率测算结果的影响,利用改进的SF-L型热扩散式树液流测定装置,对北京低山区生长的油松和侧柏的树干自然温度梯度、加热温差和气象、土壤水分因子进行了连日同步监测得结果,树干自然温度梯度对热扩散法测定的液流速率的影响不可忽视,研究树木耗水机制时应予以充分考虑。刘庆新等^[13]综述了热扩散方法在树干液流通量密度测定以及从温差测定点到单株、 从单株到林分尺度扩展过程中存在的潜在误差， 展望了我国开展热扩散方法潜在误差分析的主要研究方向， 并提出了解决其潜在测量误差的方法。

热平衡法（树干热平衡方法）是由Cerm在1973年提出，并用于树木的液流测定，该置主要包括５个加热片及４对热电偶纪成，通过对其加热，采用热平衡方法计算测量处的液流值。谢华等^[2]茎流计测量蒸腾量与Penman-Monteith公式计算蒸腾量进行比较，从一个侧面验证茎流计的准确性和实用性。茎流计对不同的天气状况和不同的作物生育阶段都能较敏感地反映出其蒸腾量的变化，且与Penman-Monteith公式所得结果具有相似的变化规律。李瑞娟等^[5]对称重法测定的单株小麦实际蒸腾量与茎流计（热平衡法）测定的单株小麦茎流值进行回归分析得出茎流计法测定的作物茎流速率时测定结果加以标定是非常必要的。田清远^[14]根据茎流测量的热平衡理论和方法，通过分析热平衡中各参数在实际测量中与茎流的关系，对测量方法进行简化，提出了在热平衡原理的基础上用线性回归的方法间接测量植物茎流的检测系统。系统采用研华多功能数据采集卡，在的编程平台上，采用控制算法和变功率输出，用热敏电阻检测温度，构成负反馈控制系统，辅以外电路供电加热，实现了简化的热平衡测量系统的设计。

包裹式茎流计是在热平衡原理的基础上，发明了包裹式茎流计，该方法没有采用插入探针而是利用包裹在组织上的加热片加热。采用最先进的技术测量茎流以获得植物的耗水测定，且使用方法正确则测定数据较为准确，具有不损伤作物、测量精确度高的优点而被应用于不同植物类型和不同气候区域。郭映^[7]运用涡度相关仪和包裹式茎流计对半干旱区玉米蒸散和蒸腾进行连续观测，则涡度相关仪测定的日蒸散量和茎流计测定的日腾量变化规律一致， 相关性较好， 但日内蒸散速率和蒸腾速率的变化受环境因子的影响而呈现不同的变化特征。随机选取试验中正常生长的两株玉米进行长期实时监测。杨玉玲^[4] 利用包裹式茎流计特点研究作物蒸腾的变化规律，春玉米生长后期的蒸腾量变化具有明显的特征。日蒸腾量（茎流量）在玉米生长后期的大小顺序为蜡熟期﹥灌浆期﹥抽雄吐丝期﹥成熟期。

2. 研究的基本内容

1. 通过查阅相关文献，掌握作物蒸发蒸腾测量的常用方法，简述其优缺点，掌握茎流计原理以及计算的方法。

2. 本次实验主要用包裹式茎流计来测量夏季玉米的蒸腾量。第一步，对于待测玉米的选取，需要符合茎流探头的直径要求；第二步，尽量选取相对规则的茎杆进行测量；第三步，你由于木质部的温度和进入木质部的热流是关键性的信息，在安装茎流计前需要将粗糙的玉米皮用很细的砂纸仔细打磨光滑，打磨区域要超出茎流探头上下各10厘米；第四步，在打磨过的位置喷上很薄的一层硅胶树脂，以确保与加热器有较好的接触；第五步，将茎流探头取出，打开到足够宽度，将处理好的茎秆包住；第六步，o型环和防辐射护照的安装；最后读取数据。

   3、 在此基础上，对茎流计测得的玉米蒸腾速率的数据，绘图分析玉米茎流的蒸腾速率在不同时间尺度的变化特征，分析其变化规律。

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   3. 实施方案、进度安排及预期效果

   课题的实行方案和进度：

   1）2017 年 1月，进行论文的准备工作，查阅相关文献，完成资料收集工作并翻译英文文献；

   2）2017 年 2-3月，实验数据处理、分析，绘制相应图表；

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   4. 参考文献

   [1]李会,刘钰,蔡甲冰,毛晓敏. 夏玉米茎流速率和茎直径变化规律及其影响因素[j]. 农业工程学报,2011,10:187-191.

   [2]谢华,沈荣开. 用茎流计研究冬小麦蒸腾规律[j]. 灌溉排水,2001,01:5-9.

   [3]刘德林,刘贤赵. greenspan茎流法对玉米蒸腾规律的研究[j]. 水土保持研究,2006,02:134-137.

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