不同作物农田的土壤呼吸与高光谱的关系

来源：《农业环境科学学报》2020 年 05 期

作者：姚雪雯^1,2，陈书涛^1,2*，王君^1,2，邓熙茗^1,2，张婷婷^1,2，胡正华²

单位：1. 南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室；2. 南京信息工程大学应用气象学院

摘   要

为研究种植不同作物的农田土壤呼吸与高光谱植被指数的关系，选取3 种典型夏熟作物冬小麦、油菜籽、蚕豆，于2018 年10 月至2019 年5 月进行田间随机区组试验，观测土壤呼吸、土壤温度、土壤湿度的季节动态，并观测NDVI（归一化植被指数）、DVI（差值植被指数）、RVI（比值植被指数）、EVI（增强植被指数）、PRI（光化学植被指数）5 种高光谱植被指数和叶绿素SPAD 值。

结果表明：冬小麦、油菜籽、蚕豆田土壤呼吸季节平均值分别为1.78±0.15、1.35±0.27、1.61±0.22 μmol·m^-2·s^-1，冬小麦田土壤呼吸显著高于油菜籽田（P<0.05），冬小麦与蚕豆田以及油菜籽与蚕豆田土壤呼吸无显著差异（P>0.05）。冬小麦田土壤呼吸残差（基于温度指数方程的模拟值与实测值的差值）与NDVI、RVI、EVI、PRI、SPAD 值均存在显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）的相关关系，蚕豆田土壤呼吸残差与NDVI、DVI、RVI、EVI、PRI 均存在极显著（P<0.01）相关关系，而油菜籽田土壤呼吸残差与上述植被指数均不存在显著的相关关系，这可能与油菜籽3—4 月份花期叶片退化有关。在冬小麦和蚕豆田，可分别建立基于土壤温度、NDVI、RVI、PRI、SPAD 值以及土壤温度、RVI 的土壤呼吸模型，而油菜籽田土壤呼吸的季节变化仅与土壤温湿度和SPAD 值有关。

结  论：

（1）不同作物农田的土壤呼吸存在显著差异，差异最明显的时段为作物旺盛生长的3—5 月份。

（2）冬小麦和蚕豆田土壤呼吸与土壤温度和植被指数有关，在这2 种农田可分别建立基于土壤温度、植被指数、SPAD 值以及土壤温度、植被指数的土壤呼吸模型。

（3）由于花期叶片退化，油菜籽田土壤呼吸与植被指数无关，其季节变化仅与土壤温湿度和SPAD 值有关。