什么是蒸散作用?为什么它很重要

在干旱条件下,植物可能不能足够快地提取水分以跟上蒸腾作用。

在与长时间干旱相关的许多问题中,植物无法以足够快的速度提取水分,以跟上大气条件允许的蒸散速率(植物蒸腾和土壤蒸散造成的水分损失总和)。的比率潜在蒸散(PET),水的量可以潜在的在给定当时的气象条件下,植被表面蒸发的损失取决于太阳辐射强度、空气温度、湿度和风速。在这些气象因素中,太阳辐射和空气温度在密歇根是最重要的,湿度和风速的影响较小。

其中三个因素(太阳辐射强度、空气温度和风速)与PET呈正相关(即太阳辐射强度越大,PET越大),而湿度则呈负相关(即大气中已经存在的水蒸气越多,能够蒸发的水蒸气越少)。PET还取决于作物类型的数量及其叶面积、物候阶段和生根区植物可利用土壤水分的数量。

很明显,这些因素几乎有无数种组合,这使得对特定作物的PET率的估计复杂化。为了简单起见,根据国际惯例,PET速率通常是针对一组特定的情况进行估计的,包括4英寸高,无阴影,草覆盖的表面,没有土壤水分限制。这种特殊情况通常被称为参考潜在蒸散量(有时被标记为ET0),可在统计上与特定作物类型和感兴趣的生长阶段相关(即,在早期谷物灌浆阶段的8英尺高的玉米作物),以提供作物需水量的理想估计。

0是大多数灌溉调度系统的主要输入变量。的Enviro-weather信息系统提供ET0在每天的基础上为气象站的地点和时间段感兴趣。到达站点后,选择一个感兴趣的站点,然后在顶部的水平绿色栏中选择“更多天气”。向下滚动页面到“用水工具”部分。的等0数值可在“潜在蒸散”应用程序。进一步的信息,以帮助调整每日ET0具体作物和生长阶段的用水量估算值可在“用水工具”一节中找到。灌溉调度“而且”灌溉计划检查簿菜单选项。看到PET的例子给出了许多不同生长阶段的作物,以及如何在灌溉调度中使用这一概念。

这个讨论中的另一个关键因素是植被表面实际损失的水量,简称实际蒸散实际蒸散速率只有在水没有限制的情况下(即在一系列暴雨事件后,土壤达到或超过田间容量)才会达到潜在速率。然而,当土壤中植物有效水分的数量减少时,ET的实际速率迅速下降到PET的一小部分。在长时间的干旱天气之后,实际蒸散速率与潜在蒸散速率的比值通常会下降到0.50以下,并且在一个生长季节中该比值的累积频率与许多(旱地)作物的产量密切相关。

在2012年干旱期间,PET的速率超过了实际的蒸散速率和正常的PET速率。2012年生长季节累积的PET与密歇根州东兰辛的长期平均值的对比如图1所示。这通常能代表密歇根南部地区的情况。从图中可以看出,自5月中旬以来(5月上半月比正常多雨多云),PET的发生率一直异常高,到7月24日相差2.85英寸(比正常高出21.6%)。这段时间的差异是由于几个气象差异造成的,包括比正常太阳辐射水平高(比正常水平高8.5%),更高的气温(比正常水平高3.1华氏度)和更低的湿度(比正常水平低10.6%)。

土壤水分蒸发蒸腾损失总量图
图1。5月1日~ 5月1日潜在蒸散量(PET)观测值
2012年7月24日(红线)与长期平均值(1996-2011年,黑线)的对比
在密歇根州的东兰辛。数据由密歇根州立大学Enviro-weather

总的来说,就作物用水需求而言,这导致了这个生长季节的“双重打击”。由于长期干旱,不仅土壤普遍无法提供足够的水来满足作物的需求,而且基于大气条件的PET率今年也明显高于正常水平,这加剧了干旱的影响。

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