«——【·前言·】——»

木薯是一种多年生作物，在热带国家是最重要的主食之一，被认为是第四大能源来源。

在亚洲，木薯被用于食品和许多工业用途，如生产乙醇、动物饲料等，木薯通常在旱地地区种植，年降水量不足800毫米，干旱期为4-6个月，这对于面粉储存非常重要。

尽管木薯被归类为耐旱作物，但在持续的干旱期下，其生长特征和产量表现下降，储藏根产量的减少取决于水分亏缺条件的持续时间和储藏根的生长阶段。

木薯栽培可能受到水分亏缺条件的影响的关键时期，是在种植后1到5个月范围内，即储根初始化和块根形成阶段。

在此期间连续至少2个月的水分亏缺，可使储藏根产量减少32-60%，木薯田地的土壤水分胁迫导致植株高度、茎围、块根数量和块根产量，分别减少了47%、15%、95%和87%。

在持续水分胁迫的作用下，观察到木薯的地上生物量和储藏根减少。

其中早期水分胁迫期减少显著，对于水分胁迫的主要反应是气孔关闭，随着叶片水势降低、蒸汽压力差增加，气孔迅速关闭，光合作用和蒸腾作用速率都会降低。

«——【·热感应对于木薯的帮助·】——»

热感应对于研究植物水分关系和干旱应激反应特别有用，因为气孔闭合发挥了关键作用，冠层温度与水分损失率呈线性关系。

而水分损失率与气孔导度密切相关，冠层温度的主要问题在于气孔导度的测量对环境因素非常敏感。

在田间条件下精确监测温度受到许多因素的阻碍，例如入射辐射、风速、蒸汽压力差、土壤湿度和冠层周围的小气候。

热感应是一种简单、快速、可重复、成本效益高、高敏感且非破坏性的方法，可进一步通过遥感技术进行验证。

水分胁迫指数的发展，可以将冠层温度与空气温度进行归一化处理，在这些指数中，胁迫度日被定义为冠层温度，和指定时间的空气温度之间的差异。

连续每天在中午近处获取的叶片温度可以随时间积分，以准确测量作物压力，作物水分胁迫指数提供了作物对当前土壤湿度条件，作出反应的平均值。

在严重胁迫条件下，通过热成像数据可以很好地确定作物的物理响应、CWSI和气孔导度之间的高相关性，并可以计算为有效指标，CWSI更好地由作物的水分状态，而不是胁迫度日方法确定。

CWSI值是蒸腾作用减少的量度，以小数表示，取值范围从0到1，CWSI取决于植物种类、生长阶段、水分缺乏胁迫程度及其相互作用。

通过一点点胁迫引起的临界凋萎点是可接受的，表示需要灌溉以恢复作物而不影响产量。

通过CWSI可以检测到气孔关闭，为许多作物的灌溉调度提供了帮助，尽管之前的研究已经很好地确定了水分胁迫对水稻、小麦、玉米和棉花作物的CWSI和生理变化的影响。

可是在木薯中，在不同发育阶段的水分胁迫条件下，对CWSI和生理响应的信息仍然缺乏。

通过使用热成像技术，来确定CWSI和生理变化之间的关系，并在充分灌溉和水分胁迫条件下，识别木薯Rayong 9品种田地的关键CWSI点。

«——【·水分胁迫下的木薯情况·】——»

在泰国东北部孔敬府孔敬大学的旱季，在田地中种植了木薯，这片旱地土壤是砂质壤土，田间持水量为14.91%体积，永久凋谢点为4.55%体积，在播种前施用了厩肥，用量为6.25吨/公顷。

根据泰国农业部关于木薯的良好农业实践建议，在种植后1个月和2个月，各施用312.5公斤/公顷的化学肥料。

种植后85天，植株遭受了水分亏缺胁迫，当土壤水势计低于-30 kPa时，使用喷灌系统对水分充足的试验区进行灌溉，以维持土壤水势。

从田地内的气象站收集了土壤湿度、降雨量、气温、相对湿度、风速和太阳辐射的数据。

在生长期间，气温在9°C和44°C之间变化，相对湿度在23%和83%之间变化，平均太阳辐射为437 MJ m^-2，总降雨量为108 mm。

在木薯冠层顶部上方1.5米处放置了相机，2016年2月至4月期间，每个试验区每月拍摄两次图像。

在晴朗的天气下，时间为上午11点至下午2点，在每个试验区的三株植株中拍摄图像，然后取平均值。

为了消除误差和对传感器进行校准，每株植株的叶面分别使用水浸泡两面作为湿参考。

使用凡士林覆盖两面以防止蒸腾，使用便携式光合作用系统测量了净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和空气蒸汽压缩差。

该实验采用完全随机设计，良好灌溉，和水分亏缺胁迫之间的差异，每个处理设置了三个重复，每个处理使用三个植株样品进行分析。

使用t检验比较了每个处理的均值，每个试验区的面积为28×7平方米，植株之间间距为1×1平方米，使用相机拍摄了图像，并进行图像分析，相机与植株冠层之间的距离设置为1.5米，所选的发射率为0.95。

冠层温度通过计算冠层热成像的平均温度来确定，CWSI值的范围在0到1之间，其中1表示最大胁迫，0表示没有胁迫，进行数据分析。

«——【·良好灌溉和水分缺失的影响·】——»

在良好灌溉的试验区，土壤湿度保持恒定，而在水分亏缺的试验区中下降。

在20厘米深度下，良好灌溉和水分亏缺条件下的平均土壤湿度，分别为-9.26和-23.98千帕，在种植后的第140、162和172天，由于降雨，田间试验中的土壤湿度和相对湿度增加。

太阳辐射强度下降，因为天气多云，在水分亏缺的初始阶段，木薯的茎高与良好灌溉植株相比保持不变。

而在后期水分亏缺期间显著降低，在水分亏缺条件下，木薯的灌木直径在水分亏缺63天后下降，并且在水分断供期43天后掉叶数量增加，并持续到收获期。

尤其是在WS植株的蒸腾速率与WW植株相等时，相比之下，水分亏缺条件下的大气蒸汽压缩差高于良好灌溉条件。

随后在降雨后由于高湿度和多云天气导致蒸发率下降，与良好灌溉情况相比，VPDair无显著差异，水分利用效率在良好灌溉和水分亏缺之间没有显著差异。

在水分有限条件下，木薯植株的CWSI值始终高于对照组，在整个水分断供期间都呈上升趋势。

良好灌溉植株和水分亏缺植株的CWSI值，分别为0.39和0.74，关键的CWSI值为0.60，由良好灌溉植株，和水分亏缺植株之间的比值确定。

在极端水分亏缺条件下，木薯的Pn、gs和Tr减少，而VPDair逐渐增加，CWSI与Pn、gs和Tr呈负相关。

随着CWSI的增加，Pn、gs和Tr逐渐减少，在水分亏缺条件下，CWSI值与VPDair呈正相关。

CWSI和Tr之间的关系在线性回归中表现最强，其次是gs，生理数据的均方根误差适配了CWSI值，CWSI值与VPDair的RMSE = 0.96，R2 = 0.80。

表明了它们之间的验证关系，Pn和gs与RMSE分别为3.56和52.26，并且它们与之间存在很好的相关性，R2值分别为0.77和0.76。

«——【·降雨对于木薯的影响·】——»

降水量、蒸发速率和相对湿度被确定为控制试验区土壤湿度的关键因素。

早期的一项研究验证了在哥伦比亚不同地点，降雨模式变化可以用作木薯田间试验的干旱处理方法，在干旱胁迫条件下，木薯的叶片数量显著减少。

当暴露在水分亏缺胁迫10天时，植株高度保持不变，在长期干旱条件下，木薯的叶片数量和地上生物量分别减少了49.0%和56.5%。

与对照组相比，低水分供应条件下，木薯的茎高减缓了31.2%，而与高水分供应条件下相比，叶片脱落量增加了2.17倍。

木薯干旱胁迫植株的叶片衰老或脱落，被认为是干旱响应的良好可视指标，并且与不断增加的水分亏缺程度相关。

在木薯植物遭受干旱条件时，蓄积根被确定为受影响最严重的部位，水分亏缺条件下木薯的CO2同化，和气孔导度显著下降。

在水分断供早期充当最敏感的指标，低水分供应条件下，木薯的CO2同化和气孔导度，相较于良好灌溉的植株显著下降三倍。

在120天的持续水分亏缺条件下，8个木薯品种的CO2同化、气孔导度和蒸腾速率在应激早期均有所下降。

与常规灌溉植株相比，在可蒸腾土壤水分比例减少条件下，培养的木薯在7天内CO2同化、气孔导度和蒸腾速率显著降低。

在暴露于10天水分亏缺条件下，木薯的气孔导度分别下降了27.9%和51.7%，与良好灌溉植株相比。

试验环境中的蒸发速率和相对湿度，与降雨和太阳辐射直接相关，在长期干旱期间降低了VPDair，通过Tr和CWSI之间的相关性，可以估计木薯的水分胁迫程度，CWSI与Tr呈负相关，而与气孔导度gs无关。

与VPDair相比，木薯的CO2同化、气孔导度和蒸腾速率更加敏感。

当大气湿度和土壤水分状况改变时，木薯对水分亏缺的敏感性增加，在干燥空气中，木薯叶片的气孔关闭，以防止水分损失。

气温和相对湿度对木薯的CO2同化、气孔导度、蒸腾速率和VPDair，产生了很高的影响。

而良好灌溉的木薯区块则能快速适应高温和低相对湿度，在水分亏缺条件下，木薯的气孔导度、CO2同化和蒸腾速率下降，而VPDair增加，这些变化促进了CWSI的增加。

确定CWSI的适当时间是上午11点，到下午2点之间。

清晨时，植物冠层周围的相对湿度较高，良好灌溉和水分亏缺条件下的植物CWSI值相似，而在中午和傍晚时段，由于高蒸发速率，CWSI值下降。

在下午气温较高、通风良好、相对湿度较低和土壤水分不足的条件下，观察到气孔关闭。

以防止过多的蒸腾水分损失，测量是在近中午时进行，天空晴朗，因为炎热干燥的空气可能会影响温度测量，根据样本数据获得良好的相关性，来消除温度测量误差。

准确确定CWSI与生理参数之间的相关性需要快速监测，估计木薯在持续干旱条件下的临界CWSI为0.60，可用于及时规划灌溉。

这项研究揭示了热成像在评估木薯对储藏根，生长期至最终产量收获期的水分亏缺胁迫，生理响应中的应用，识别了作为木薯栽培中干旱关键阶段的时期。

热感测是一种简单、快速、可重复、非破坏性且可接受的技术，与生理参数相关联。

«——【·结论·】——»

红外热成像技术可以有效地检测木薯植株的温度变化，从而提供关于植株水分状态和水分胁迫程度的信息，通过测量冠层温度，可以获取作物的整体水分状况

随着缺水程度的增加，木薯植株的冠层温度明显升高，这与水分胁迫引起的气孔关闭，和减少的蒸腾作用有关。

通过计算作物水分胁迫指数，可以将红外热成像数据转化为定量的水分胁迫程度指标，CWSI是根据植株冠层温度与环境空气温度之间的差异计算得出，CWSI的值在0到1之间，表示从无胁迫到最大胁迫的范围。

CWSI值与木薯植株的水分状况密切相关，可以反映植株的水分胁迫程度，红外热成像技术，还可以用于评估木薯植株不同发育阶段的生理响应，木薯植株在不同发育阶段对水分胁迫的响应不同。

通过分析不同发育阶段下的CWSI和生理变化，可以了解木薯植株在不同生长阶段对水分胁迫的敏感性，并为其进行合理的灌溉管理，红外热成像技术也在木薯田间环境中的应用面临一些挑战，如风速、湿度等环境因素的影响。

通过采取适当的校正和控制条件，红外热成像技术仍然是一种可靠且非破坏性的方法，可用于评估木薯植株的水分状况和水分胁迫程度。

«——【·参考文献·】——»

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