马铃薯叶片-气温差作为水分状态诊断指标的可靠性研究及其在精准灌溉中的应用

本研究通过田间试验证实，马铃薯（Solanum tuberosum L.）第四片叶（L4）的叶片-气温差（LAD）与灌溉量、植株含水量（PWC）及土壤水分显著相关，可作为半干旱地区精准灌溉管理的可靠生物指标。研究首次建立LAD与产量的二项式回归模型，揭示阈值效应，为优化水分利用效率提供新策略。

　　

引言

马铃薯作为高耗水作物（100-150 L/kg鲜薯），在阴山半干旱区的可持续生产面临严峻挑战。传统水分监测方法存在破坏性、滞后性等问题，而基于叶片蒸腾降温效应的红外测温技术（LAD）在禾本科作物中已有应用，但马铃薯复叶结构的形态异质性给测量带来独特挑战。

材料与方法

试验在中国阴山地区（41°30′N）开展，设置0-300 mm五级灌溉梯度，采用AGRI-THERM III?红外测温仪测定顶部第1（L₁）、4（L₄）、8（L₈）片复叶的温度差异。同步监测植株含水量（PWC=（FW-DW）/FW×100%）、叶片相对含水量（LRWC）及0-40 cm土层水分。

结果

生长响应：灌溉量超过150 mm（W₂）时，干物质积累与叶面积指数（LAI）达到平台期。LAD特征：L₄的LAD变异系数最低（12.3%），与灌溉量的相关系数最高（R=0.89），且对土壤水分的解释度（R²=0.76）显著优于L₁（R²=0.52）。产量模型：LAD与产量呈抛物线关系，L₄在35天出苗后（DAE）的阈值LAD为5.2°C，此时对应最高产量38.7 t·ha^-1。

讨论

生理基础：L₄作为首片完全展开叶，其气孔调节功能稳定，克服了幼叶（L₁）发育异质性和老叶（L₈）功能衰退的干扰。应用价值：该发现为制定生长阶段特异性灌溉阈值（如块茎膨大期需更高LAD阈值）奠定基础，但需跨年气象数据验证稳定性。

结论

研究确立L₄-LAD作为马铃薯水分诊断的黄金标准，其双重优势体现在：1）形态学稳定性（CV降低23%）；2）生理敏感性（对PWC响应斜率较L₁高1.8倍）。提出的"阈值-产量"模型为智能灌溉系统开发提供核心算法参数。