基于作物水分胁迫指数（CWSI）与生理参数评估红麻（Hibiscus cannabinus L.）水分胁迫动态及其灌溉优化策略

本文通过作物水分胁迫指数（CWSI）系统研究了红麻（Hibiscus cannabinus L.）的水分胁迫响应机制，揭示了CWSI与叶水势（LWP）、叶面积指数（LAI）、净光合速率（A）等关键生理参数的强相关性，并提出0.15的CWSI阈值可作为灌溉决策依据，为半湿润气候区红麻精准水分管理提供了理论与实践支撑。

　　

引言

红麻（Hibiscus cannabinus L.）作为经济生态双效作物，其生长高度依赖水分供应。近年半湿润气候区降水异常加剧了水分管理挑战。传统土壤水分监测存在滞后性，而基于冠层温度的作物水分胁迫指数（CWSI）和叶水势（LWP）等生理参数能更灵敏反映植物真实水分状态。本研究首次系统探讨CWSI在红麻水分胁迫评估中的应用，并解析其与光合作用、气孔导度等生理过程的关联机制。

材料与方法

试验在土耳其布尔萨乌卢达大学农业研究中心开展（2019-2020年），采用随机区组设计，设置4种灌溉处理：T1（充分灌溉，土壤水分消耗30%时补水）、T2（T1的2/3）、T3（T1的1/3）和T4（雨养）。通过红外测温仪测定冠层温度（T_c），结合蒸气压亏缺（VPD）计算CWSI，公式为：

CWSI = [(T_c-T_a) - (T_c-T_a)_LL] / [(T_c-T_a)_UL - (T_c-T_a)_LL]

其中LL（下限基线）通过充分灌溉数据拟合为T_c-T_a = -1.7708VPD + 0.7342（R²=0.76），UL（上限基线）定为1.88°C。同步监测LWP、叶绿素读数（CR）、LAI、净光合速率（A）和气孔导度（gs）等参数。

结果与讨论

CWSI动态特征

CWSI值随水分胁迫加剧显著升高，T1处理均值0.19（2019）和0.10（2020），而T4达0.73和0.77。相关性分析显示CWSI与灌溉量（IRR）呈强负相关（r=-0.97），推荐0.15作为灌溉触发阈值。

生理响应机制

水分胁迫导致LWP从-14.5 bar（T1）降至-19.5 bar（T4），引发气孔关闭（gs减少78%），进而抑制CO₂同化（A降低53%）。叶绿素合成受阻（CR下降32%）与LAI缩减（降幅61%）进一步限制光能捕获。多项式回归表明CWSI与A（R²=0.79）、gs（R²=0.97）存在显著定量关系。

产量形成关联

干物质产量（DMY）与LAI相关性最强（r=0.97），充分灌溉（T1）产量达22.44 t·ha^-1，而雨养（T4）仅为53%。ET_c每减少100 mm导致DMY下降约2.5 t·ha^-1，印证水分利用效率与生理功能的协同调控。

结论

CWSI可作为红麻水分胁迫的实时诊断工具，0.15阈值能平衡产量与节水需求。研究建立的生理参数-CWSI-产量多级响应模型，为半干旱区红麻智慧灌溉提供了可量化指标。未来需结合遥感技术推动该方法的田间规模化应用。