原文標(biāo)題:HOW TO MEASURE LEAF TRANSPIRATION,
來自:METER Group官網(wǎng)
翻譯:許燕
曾有正在學(xué)習(xí)如何測量葉片蒸騰作用的人發(fā)來問題:是否可以僅通過測量單片葉子的氣孔導(dǎo)度來估算其蒸騰作用?很遺憾,答案是:No。本文將說明如何正確操作,以及如何得到總導(dǎo)度,從而估算葉片的蒸騰量。
其中:
gv 是葉片內(nèi)部水蒸氣進(jìn)入空氣的總導(dǎo)度,
Cvs 是葉片內(nèi)部水蒸氣的濃度,
Cva 是空氣中水蒸氣的濃度。
得到總導(dǎo)度gv就可以計(jì)算蒸騰速率,gv是兩個(gè)變量的組合,要將水蒸氣從葉片內(nèi)部空氣轉(zhuǎn)移到大氣中,不僅需要將水通過葉片的氣孔和蠟質(zhì)層,還需要通過空氣本身(圖1)。
為了計(jì)算蒸騰速率,你需要知道gvs和gva。氣孔導(dǎo)度的獲得并沒有太多選擇,它無法計(jì)算得到,雖然估算可行,但這并不是一個(gè)好的方法,因此需要有一臺可以直接測量氣孔導(dǎo)度的設(shè)備,圖2即為可以測定得到葉片氣孔導(dǎo)度的SC-1穩(wěn)態(tài)氣孔計(jì)。
一個(gè)簡單的公式得到gva,如下:
在公式2中,空氣中水蒸氣的導(dǎo)度gva等于常數(shù)0.147乘以穿過葉片的風(fēng)速u和葉片的特征尺寸 d 比值的平方根。
u:穿過葉片的風(fēng)速,由測量得到
d:葉片的特征尺寸,等于0.72 w(其中w是葉片的寬度,由測量得到)
要獲得u這個(gè)值,就需要測量葉片上的風(fēng)速。這種情況小型風(fēng)速計(jì)可能更適合。接下來獲取葉片的特征尺寸(圖3)。測量葉片在風(fēng)向上的寬度,然后乘以一個(gè)常數(shù)0.72。
得到這兩個(gè)變量,就可以用它們來計(jì)算水蒸氣對空氣的導(dǎo)度gva。
得到gva和gvs后,將兩者結(jié)合,計(jì)算出總導(dǎo)度(gv)。公式3顯示了如何整合邊界層導(dǎo)度和氣孔導(dǎo)度。
已經(jīng)通過計(jì)算得到了gv,接下來還需要獲得公式1中提到的兩種水蒸氣的濃度。
葉片內(nèi)部水蒸汽濃度等于葉片溫度下的飽和蒸汽壓除以大氣壓(公式4)。
這兩個(gè)值都很容易計(jì)算。葉片溫度下的飽和蒸汽壓由Tetens公式(公式5)給出。
式中
公式 6顯示了如何獲得大氣壓Pa,
其中A是海拔高度。
Cva 的計(jì)算公式如下:
es 是用公式5計(jì)算的在空氣溫度Ta下的飽和蒸汽壓,
Ta 是空氣溫度,由測量得到,
hr 是相對濕度,由測量得到。
把它們代入公式4 (Cvs)和公式7 (Cva)即可得到Cvs和Cva,再將它們代入公式1,解出蒸騰速率E。
盡管公式 E = gv(Cvs - Cva)很簡單,但是要估算葉片蒸騰,需要測量相當(dāng)多的變量。
請注意:獲取風(fēng)速這一參數(shù),可以使用ATMOS41氣象站,但這取決于葉片的位置。如果葉片靠近地面, 而ATMOS41位于2米處,就必須對高度進(jìn)行校正。有公式可以用來推算降至目標(biāo)位置的風(fēng)速。當(dāng)接近地面時(shí),風(fēng)速會呈指數(shù)遞減。
相關(guān)研究設(shè)備: