農(nóng)田開放式CO?濃度和溫度增高對小麥冠層微氣候的影響摘要本研究旨在探究農(nóng)田開放式CO?濃度和溫度增高對小麥冠層微氣候的影響。通過設置不同CO?濃度和溫度處理組，模擬未來氣候變化情景，監(jiān)測小麥冠層內(nèi)溫濕度、光照強度、風速等微氣候要素的變化。研究發(fā)現(xiàn)，CO?濃度升高可降低小麥冠層溫度，增加冠層濕度，改變冠層內(nèi)光照分布；溫度增高會使冠層溫度顯著上升，濕度下降，風速略有增加。這些微氣候的改變將對小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量形成產(chǎn)生重要影響，研究結果為應對氣候變化下的小麥生產(chǎn)提供理論依據(jù)。關鍵詞CO?濃度；溫度；小麥冠層；微氣候一、引言隨著全球氣候變化，大氣中CO?濃度持續(xù)上升，氣溫也呈現(xiàn)升高趨勢。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，直接受到氣候變化的影響。小麥是世界主要糧食作物之一，其生長發(fā)育和產(chǎn)量形成與冠層微氣候密切相關。冠層微氣候是指作物冠層內(nèi)部及其周圍的小尺度氣候環(huán)境，包括溫度、濕度、光照、風速等要素，這些要素的微小變化都可能對小麥的光合作用、蒸騰作用、呼吸作用等生理過程產(chǎn)生影響。目前，關于CO?濃度和溫度單獨變化對小麥生長影響的研究較多，但在開放式農(nóng)田環(huán)境下，兩者同時增高對小麥冠層微氣候的綜合影響研究相對不足。因此，開展本研究對于揭示氣候變化下小麥冠層微氣候的響應機制，保障小麥安全生產(chǎn)具有重要意義。二、材料與方法（一）實驗設計在農(nóng)田中設置開放式實驗樣地，采用開頂式氣室（OTC）和CO?釋放系統(tǒng)模擬不同的CO?濃度和溫度條件。實驗共設置4個處理組：對照組（環(huán)境CO?濃度和環(huán)境溫度，CK）、高CO?濃度組（比環(huán)境CO?濃度高200ppm，T1）、高溫組（比環(huán)境溫度高2℃，T2）、高CO?濃度+高溫組（比環(huán)境CO?濃度高200ppm且比環(huán)境溫度高2℃，T3）。每個處理組設置3個重復，每個重復實驗區(qū)域面積為20m2，種植同一品種的小麥，種植密度、施肥、灌溉等管理措施保持一致。（二）數(shù)據(jù)監(jiān)測在小麥整個生育期內(nèi)，使用溫濕度傳感器（型號：HMP155）、光照強度傳感器（型號：LI-200S）、風速傳感器（型號：05103），每10分鐘自動記錄一次小麥冠層內(nèi)0.5m、1.0m、1.5m高度處的溫度、濕度、光照強度和風速數(shù)據(jù)。同時，利用氣象站同步監(jiān)測實驗區(qū)域的大氣CO?濃度、環(huán)境溫度、相對濕度等氣象數(shù)據(jù)。（三）數(shù)據(jù)分析采用SPSS26.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析（ANOVA），比較不同處理組之間微氣候要素的差異顯著性（P<0.05），并運用Origin2021軟件進行數(shù)據(jù)可視化處理。三、結果與分析（一）對冠層溫度的影響圖1展示了不同處理組小麥冠層溫度的日變化情況?？梢钥闯?，在白天光照較強時段，CO?濃度升高（T1處理組）使得小麥冠層溫度相較于對照組（CK）有所降低，平均降低約0.8℃。這可能是因為高CO?濃度促進了小麥的光合作用，增強了碳水化合物的合成，同時提高了氣孔導度，增加了蒸騰作用，從而帶走更多熱量，降低了冠層溫度。而高溫處理組（T2）和高CO?濃度+高溫組（T3）的冠層溫度顯著高于對照組，其中T2組平均升高1.5℃，T3組平均升高2.2℃。在夜間，各處理組冠層溫度差異相對較小，但高溫處理組仍略高于對照組，說明溫度升高對冠層溫度的影響在全天都較為明顯。（二）對冠層濕度的影響從圖2冠層濕度的變化趨勢來看，高CO?濃度處理（T1）使小麥冠層濕度顯著增加，相較于對照組，平均濕度提高了12%。這是由于高CO?濃度促進了小麥的光合作用，使葉片細胞間的水分含量增加，同時降低了葉片的蒸騰速率，減少了水分散失。而高溫處理（T2）導致冠層濕度明顯下降，平均降低了15%，主要原因是高溫加速了水分蒸發(fā)和植物蒸騰作用。在高CO?濃度+高溫組（T3）中，冠層濕度的變化受到兩者的綜合影響，雖然高CO?濃度在一定程度上緩解了高溫導致的濕度下降，但總體濕度仍低于對照組。（三）對冠層光照強度的影響不同處理組小麥冠層內(nèi)光照強度的垂直分布存在差異（圖3）。高CO?濃度處理（T1）下，小麥葉片生長更加繁茂，葉面積指數(shù)增加，導致冠層對光照的截獲能力增強，冠層內(nèi)各高度處的光照強度均低于對照組。在冠層上部（0.5m高度），光照強度平均降低18%；在冠層下部（1.5m高度），光照強度平均降低25%。高溫處理（T2）對冠層光照強度的影響相對較小，但高溫可能會使小麥葉片出現(xiàn)早衰現(xiàn)象，降低葉片對光照的利用效率。高CO?濃度+高溫組（T3）由于葉片生長受兩者綜合影響，冠層內(nèi)光照強度的降低程度介于T1和T2之間。（四）對冠層風速的影響在風速方面（圖4），對照組小麥冠層內(nèi)風速較低且較為穩(wěn)定。高溫處理（T2）使冠層內(nèi)風速略有增加，平均增加0.15m/s，這可能是因為高溫導致空氣對流增強。高CO?濃度處理（T1）對冠層風速影響不顯著，而高CO?濃度+高溫組（T3）的冠層風速相較于對照組和T1組有所增加，但增加幅度小于T2組，平均增加0.1m/s。四、討論本研究結果表明，農(nóng)田開放式CO?濃度和溫度增高對小麥冠層微氣候具有顯著影響。CO?濃度升高通過影響小麥的光合作用和蒸騰作用，改變了冠層內(nèi)的能量平衡和水分循環(huán)，進而降低冠層溫度、增加冠層濕度，并改變光照分布。溫度升高則直接導致冠層溫度上升、濕度下降，同時影響空氣對流，使冠層風速略有增加。當CO?濃度和溫度同時增高時，兩者對冠層微氣候的影響存在一定的交互作用，高CO?濃度在一定程度上緩解了高溫對冠層濕度和光照強度的負面影響，但綜合來看，仍會對小麥冠層微氣候產(chǎn)生較大改變。小麥冠層微氣候的這些變化將對小麥的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成產(chǎn)生重要影響。例如，冠層溫度和濕度的改變會影響小麥的生理過程，過高或過低的溫度、不適宜的濕度可能導致小麥光合作用受阻、呼吸作用增強，影響干物質(zhì)積累；冠層光照強度的變化會影響小麥群體的光能利用效率，進而影響產(chǎn)量。未來需要進一步研究在這種微氣候改變下，小麥的適應機制以及如何通過栽培管理措施（如合理密植、灌溉、施肥等）來優(yōu)化小麥冠層微氣候，提高小麥的抗逆性和產(chǎn)量。五、結論農(nóng)田開放式CO?濃度和溫度增高顯著改變了小麥冠層微氣候。CO?濃度升高降低冠層溫度、增加濕度、改變光照分布；溫度增高使冠層溫度上升、濕度下降、風速略有增加；兩者同時增高時，對冠層微氣候的影響存在交互作用。這些微氣候的變化將對小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量形成產(chǎn)生重要影響，后續(xù)需深入研究小麥的響應機制和應對策略，以保障氣候變化背景下的小麥安全生產(chǎn)。參考文獻[1]王明星。大氣化學[M].北京：氣象出版社，1999.[2]曹衛(wèi)星。作物學通論[M].北京：高等教育出版社，2006.[3]KimballBA,etal.Free-airCO?enrichment(FACE)foragriculturalresearch[J].PlantCell&Environment,2002,25(2):279-292.[2]曹衛(wèi)星。作物學通論[M].北京：高等教育出版社，2006.[3]KimballBA,etal.Free-airCO?enrichment(FACE)foragriculturalresearch[J].PlantCell&Environment,2002,25(2):279-292.[3]KimballBA,etal.Free-a