氣候變化帶來(lái)的不穩(wěn)定的氣候條件導(dǎo)致整個(gè)作物季節(jié)的作物產(chǎn)量極不穩(wěn)定，這造成了經(jīng)濟(jì)損失。這些經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)量損失可以通過(guò)基于生物多樣性的更具復(fù)原力的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)得到緩解。從這個(gè)意義上講，在不同的環(huán)境條件下尋找可持續(xù)，有彈性且單產(chǎn)穩(wěn)定的品種變得至關(guān)重要，尤其是在氣候變化的情況下。

作物表型目前正在尋找抗非生物和生物脅迫的改良基因型品種。因此，對(duì)環(huán)境的功能和產(chǎn)量響應(yīng)的種內(nèi)表征應(yīng)該是作物育種和選擇計(jì)劃的關(guān)鍵方法。為此，必須以具有成本效益的方式并切實(shí)可行地進(jìn)行作物表型和品種選擇。新技術(shù)的使用以及增強(qiáng)的農(nóng)業(yè)生物多樣性為改善農(nóng)業(yè)可持續(xù)性和作物對(duì)氣候變化的適應(yīng)性提供了許多有前途的機(jī)會(huì)。

基于快速，可擴(kuò)展和非侵入性技術(shù)的植物表型可以優(yōu)化對(duì)環(huán)境的反應(yīng)中品種間或基因型間變異性的評(píng)估。遙感技術(shù)與功能性植物建模一起，可以在廣泛的時(shí)空尺度上評(píng)估和分析關(guān)鍵功能性狀。從紅外熱像儀得出的某些熱指數(shù)，例如作物水分脅迫指數(shù)（CWSI），已被報(bào)告為植物表型分析的有效工具，涉及響應(yīng)環(huán)境條件的植物水分關(guān)系。

圖為可視（RGB）圖像

大蒜在全球種植最多的蔥屬作物中排名第二，全球產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，2018年達(dá)到2850萬(wàn)噸（mt）。特別是在地中海地區(qū)，大蒜是一種分布廣泛的農(nóng)作物，是地中海飲食中的重要元素，由于其具有生物活性成分而被認(rèn)為是功能性食品。但是，在當(dāng)前氣候變化的背景下，鱗莖形成對(duì)環(huán)境因素（例如缺水，高溫等）的高度敏感性正威脅著這一重要作物。地中海氣候的特點(diǎn)是季節(jié)性和年度間變化很大，干旱時(shí)期，干旱和熱浪的發(fā)生頻率很高。此外，在過(guò)去的幾十年中，極端氣候事件更加頻繁，并且在地中海地區(qū)預(yù)計(jì)還會(huì)增加。這給該地區(qū)當(dāng)前和未來(lái)的灌溉資源帶來(lái)了額外的壓力。

在這些氣候情況下，對(duì)大蒜測(cè)溫以改良品種使其適應(yīng)至關(guān)重要。然而，大蒜的育種受到以下事實(shí)的限制：大多數(shù)品種不育，并且系統(tǒng)發(fā)育和種子生產(chǎn)需要非常特殊的條件。在這種情況下，評(píng)估和了解大蒜對(duì)壓力環(huán)境條件的響應(yīng)，對(duì)大蒜測(cè)溫，并了解已經(jīng)存在的基因型的選擇對(duì)于適應(yīng)未來(lái)與氣候變化有關(guān)的環(huán)境條件至關(guān)重要。評(píng)估品種間對(duì)水分利用的響應(yīng)仍然很缺乏。在這方面，已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了在植物生長(zhǎng)和對(duì)環(huán)境條件的產(chǎn)量響應(yīng)模型中納入品種間變異性的需要。它將提高最大化產(chǎn)量的效率，并開(kāi)發(fā)大蒜的有效緩解和適應(yīng)工具。

圖為大蒜植物的紅外熱圖像

基于非侵入性方法（紅外熱像儀）評(píng)估壓力指數(shù)（CWSI），該方法將用于大蒜測(cè)溫管理。具體而言，將CWSI評(píng)估為潛在的有價(jià)值指標(biāo)，該指標(biāo)能夠評(píng)估球莖產(chǎn)量響應(yīng)土壤水分梯度而產(chǎn)生的品種間變異性。分別評(píng)估了兩個(gè)連續(xù)預(yù)測(cè)因子（Cp），CWSI和土壤體積含水量（VWC），并評(píng)估了分類因子品種。對(duì)這些模型進(jìn)行了測(cè)試，以確定在兩個(gè)不同的地點(diǎn)和不同的天氣條件下，三個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)定中五個(gè)大蒜品種對(duì)VWC梯度響應(yīng)的變化性。

研究表明，對(duì)作物冠層溫度的監(jiān)測(cè)可以作為對(duì)大蒜灌溉和作物管理中的土壤水分監(jiān)測(cè)的有價(jià)值的補(bǔ)充。此外，研究證實(shí)了大蒜對(duì)水分利用敏感性的品種間變異性的存在。通常，水對(duì)環(huán)境的限制越多，球莖生物量生產(chǎn)上的品種間差異就越小。相反，在有利的環(huán)境下，品種間的差異更大。然而，非限制性環(huán)境下生產(chǎn)力最高的品種也表現(xiàn)出最陡的模型斜率，因此對(duì)水的敏感性也最高，這應(yīng)在未來(lái)的減緩氣候變化選擇計(jì)劃中予以考慮。總體而言，使用紅外熱像儀對(duì)大蒜測(cè)溫，尤其是生成特定的熱指數(shù)，例如CWSI，可以成為在大蒜種植和品種選擇上的實(shí)際應(yīng)用的有價(jià)值的工具。

參考文獻(xiàn)

álvaro Sánchez-Virosta and David Sánchez-Gómez. Thermography as a Tool to Assess Inter-Cultivar Variability in Garlic Performance along Variations of Soil Water Availability. Remote Sensing. 2020.