如何測(cè)量葉片蒸騰作用
有時(shí),學(xué)習(xí)如何測(cè)量葉子蒸騰作用的研究人員會(huì)問我們,他們是否可以通過簡(jiǎn)單地測(cè)量氣孔導(dǎo)度來估計(jì)單片葉子的蒸騰作用。不幸的是,答案是否定的。這篇文章說明了為什么這是真的,以及您需要做什么來估計(jì)總電導(dǎo),從而估算葉子的蒸發(fā)量。其中g(shù)v是從葉子內(nèi)部進(jìn)入空氣的蒸汽總電導(dǎo),Cvs是葉子內(nèi)部的蒸汽濃度,Cva是空氣中的蒸汽濃度。
需要電導(dǎo)項(xiàng)(gv)來求解蒸騰作用,但它實(shí)際上是兩個(gè)變量的組合。要將水蒸氣從空氣內(nèi)部轉(zhuǎn)移到大氣中,不僅需要讓水通過葉的氣孔和蠟質(zhì)角質(zhì)層,還需要通過空氣本身。顯示了葉子上單個(gè)氣孔的放大圖。柵欄薄壁細(xì)胞和海綿狀葉肉細(xì)胞以綠色顯示。葉子內(nèi)部的水蒸氣可以通過氣孔和蠟質(zhì)角質(zhì)層移動(dòng)到葉子的外部。但大多數(shù)時(shí)候(當(dāng)氣孔打開時(shí)),水會(huì)通過氣孔進(jìn)入大氣。這稱為通過葉片氣孔導(dǎo)度的蒸汽導(dǎo)度(gvs)。氣孔和蠟質(zhì)角質(zhì)層并不是將水蒸氣從葉子內(nèi)部移動(dòng)到大量空氣中的限制。葉子外面的空氣也抵抗水蒸氣的運(yùn)動(dòng)。這稱為空氣中水蒸氣的電導(dǎo),或邊界層電導(dǎo)(gva)。既克VS和克VA行為像在電路中的電阻。它們抵抗水蒸氣的移動(dòng),并且它們共同作用(稱為串聯(lián)電阻)以限制水從葉子內(nèi)部移動(dòng)到大量空氣中。
氣孔導(dǎo)度
要計(jì)算蒸騰作用,您需要知道電導(dǎo)gvs和gva。測(cè)量氣孔導(dǎo)度時(shí)沒有很多選擇。你無法計(jì)算。估計(jì)是可能的,但不是一個(gè)好方法,因此使用設(shè)備來測(cè)量它。要獲得氣孔導(dǎo)度(或氣孔導(dǎo)度)gvs,請(qǐng)使用葉孔隙計(jì),例如METERSC-1孔隙計(jì)。
空氣蒸汽的傳導(dǎo)率(gva)等于常數(shù)(0.135)乘以葉片上風(fēng)速(u)的平方以葉片的特征尺寸(d)。
• u=穿過葉子的風(fēng)速
• d=葉子的特征尺寸(0.72w)其中w是葉子的寬度
要獲得這些值,首先用風(fēng)速計(jì)測(cè)量穿過葉子的風(fēng)速,它提供了d的值。在這種情況下,它必須是一個(gè)小型風(fēng)速計(jì),但這是可能的。接下來,找到葉子的特征維度(圖2)。為此,測(cè)量葉片在風(fēng)向的寬度并乘以常數(shù)0.72。獲得這兩個(gè)變量后,您就可以使用它們來估計(jì)蒸汽對(duì)空氣的電導(dǎo)率(gva)。
系統(tǒng)的電導(dǎo),獲得gva和gvs后,您可以組合這些電導(dǎo)以獲得系統(tǒng)電導(dǎo)的實(shí)際值(gv)。公式3顯示了如何組合串聯(lián)電導(dǎo)。表面蒸氣濃度,現(xiàn)在您有了gv,您需要計(jì)算公式1中顯示的兩個(gè)蒸汽濃度。表面的蒸汽濃度等于葉片溫度下的飽和蒸汽壓除以空氣壓力。其中b為17.502,c為240.97℃,T為葉溫。在此視頻中,您可以更詳細(xì)地了解如何進(jìn)行此計(jì)算。公式6顯示了如何獲得Pa或空氣壓力其中A是葉子位置的高度。空氣中蒸氣的濃度
您需要的另一個(gè)值是Cva。其中(Ë小號(hào))是在空氣溫度(飽和蒸汽壓?一個(gè))發(fā)現(xiàn)使用公式5和?現(xiàn)在是空氣溫度和?-[R是相對(duì)濕度。必須測(cè)量相對(duì)濕度、空氣溫度和葉溫。一旦你測(cè)量和計(jì)算了所有這些東西,只需將它們代入方程4(Cvs)和方程7(Cva)。
一旦你有了Cvs和Cva,你就可以將它們代入方程1并求解E:葉子的蒸騰作用。
如何測(cè)量葉子蒸騰作用:總結(jié):因此,要估計(jì)葉片蒸騰作用,您需要測(cè)量相當(dāng)多的變量,即使公式(E=gv(Cvs–Cva)很簡(jiǎn)單。
• Gvs–氣孔導(dǎo)度(使用葉孔計(jì)SC-1)
• TL–葉溫(使用紅外線溫度計(jì)IRT)
• Ta–氣溫(使用氣象站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng))
• hr–相對(duì)濕度(使用氣象站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng))
• A–海拔高度(在互聯(lián)網(wǎng)上查找)
• u–風(fēng)速*(m/s)(使用氣象站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng))
• w–葉子寬度(使用小尺子)
*注意:對(duì)于風(fēng)速,您可以使用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)氣象站,但這取決于葉子所在的位置。如果葉子靠近地面,而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)位于2m處,則必須校正高度。有一個(gè)公式可以估計(jì)到您正在測(cè)量的位置的風(fēng)速。當(dāng)您接近表面時(shí),它會(huì)呈指數(shù)下降。