原文标题:HOW TO MEASURE LEAF TRANSPIRATION,
来自:METER Group官网
翻译:许燕
曾有正在学习如何测量叶片蒸腾作用的人发来问题:是否可以仅通过测量单片叶子的气孔导度来估算其蒸腾作用?很遗憾,答案是:No。本文将说明如何正确操作,以及如何得到总导度,从而估算叶片的蒸腾量。
其中:
gv 是叶片内部水蒸气进入空气的总导度,
Cvs 是叶片内部水蒸气的浓度,
Cva 是空气中水蒸气的浓度。
得到总导度gv就可以计算蒸腾速率,gv是两个变量的组合,要将水蒸气从叶片内部空气转移到大气中,不仅需要将水通过叶片的气孔和蜡质层,还需要通过空气本身(图1)。
为了计算蒸腾速率,你需要知道gvs和gva。气孔导度的获得并没有太多选择,它无法计算得到,虽然估算可行,但这并不是一个好的方法,因此需要有一台可以直接测量气孔导度的设备,图2即为可以测定得到叶片气孔导度的SC-1稳态气孔计。
一个简单的公式得到gva,如下:
在公式2中,空气中水蒸气的导度gva等于常数0.147乘以穿过叶片的风速u和叶片的特征尺寸 d 比值的平方根。
u:穿过叶片的风速,由测量得到
d:叶片的特征尺寸,等于0.72 w(其中w是叶片的宽度,由测量得到)
要获得u这个值,就需要测量叶片上的风速。这种情况小型风速计可能更适合。接下来获取叶片的特征尺寸(图3)。测量叶片在风向上的宽度,然后乘以一个常数0.72。
得到这两个变量,就可以用它们来计算水蒸气对空气的导度gva。
得到gva和gvs后,将两者结合,计算出总导度(gv)。公式3显示了如何整合边界层导度和气孔导度。
已经通过计算得到了gv,接下来还需要获得公式1中提到的两种水蒸气的浓度。
叶片内部水蒸汽浓度等于叶片温度下的饱和蒸汽压除以大气压(公式4)。
这两个值都很容易计算。叶片温度下的饱和蒸汽压由Tetens公式(公式5)给出。
式中
公式 6显示了如何获得大气压Pa,
其中A是海拔高度。
Cva 的计算公式如下:
es 是用公式5计算的在空气温度Ta下的饱和蒸汽压,
Ta 是空气温度,由测量得到,
hr 是相对湿度,由测量得到。
把它们代入公式4 (Cvs)和公式7 (Cva)即可得到Cvs和Cva,再将它们代入公式1,解出蒸腾速率E。
尽管公式 E = gv(Cvs - Cva)很简单,但是要估算叶片蒸腾,需要测量相当多的变量。
请注意:获取风速这一参数,可以使用ATMOS41气象站,但这取决于叶片的位置。如果叶片靠近地面, 而ATMOS41位于2米处,就必须对高度进行校正。有公式可以用来推算降至目标位置的风速。当接近地面时,风速会呈指数递减。
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