CN1240271A - 采用温湿度梯度测定腾发量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物技术,特别是一种采用温湿度梯度测定腾发量的方法,其特征在于以温湿度为主要测量指标和最终观测量,实时采集测量点温湿度,经纬度,高度和时间参数,通过单片计算机对测量点温湿数据,经纬度,时间的分析和模拟误差处理,可直读蒸腾量。本方法提高测量系统精度,技术成熟,系统成本低,利于普及推广。

Description

采用温湿度梯度测定腾发量的方法

本发明属于生物技术，特别是指对植物、农作物、土壤的腾发量测量。

目前国内外用于测量腾发量的方法有许多种，由于其本身的复杂性和涉及的因素多，各种方法都有一定的局限性和适应性，测试精度在60％-70％之间，而且是无法计量标定的估计值。其原因是：无论是地面蒸发还是叶面蒸腾，首先必须发生液态转化汽态水的相变。为此，需要消耗汽化潜热，即由外界供给的热量满足L(J/g)＝2500-2.32(℃)，这部份能量主要来自太阳的辐射，能量的供给是蒸发和蒸腾得以进行的首要条件，而温度的改变是腾发过程中重要的物理参数，由于植物空间垂直截面汽化分布不均匀性和辐射的单向性，将存在一个与腾发强度呈数学关系的温湿度梯度场。从能量守恒角度分析，理论上太阳辐射的能量是梯度势能与植物光合消耗能量之和，温湿度梯度势能是蒸发与蒸腾强度之和，以温湿度梯度为主要测量指标，将其它因素的影响归入经验公式及系数，来确定腾发量。

几种估计腾发强度的相关公式中，最新的、最复杂的、最权威的是Christiansen与Hargreaves(1969年)提出的以太阳总辐射Rs为指标，并综合考虑其它气象因素，得出估算潜在腾发强度Etp的经验公式。它存在以下的缺点：

1.辐射、风、湿、日照，高度在实际测量都直接与温度有关，以太阳总辐射Rs为指标，而将温度按辅助量处理，必定出现多次物理量间的转换误差和温度测量误差的迭加现象；

2.太阳辐射的测量不是基本的物理计量量，在实际应用中有许多不便；

3.腾发现象不是由光、温、湿……量瞬间作用而产生，而更多的是受诸因素积累量的影响，辐射量是瞬间测量值，热辐射计仅反映一小段时域的积累量，不足以体现环境因素的积累量。

4.以辐射为主，反映的是潜在腾发量，是大气环境的腾发能力，但是无法消除掺杂着实际环境的腾发成份。

本发明的目的是提出一种采用温湿度梯度来测定腾发量的方法。

本发明的目的是这样实现的。本发明的测定腾发量的方法是以温湿度为主要测量指标和最终观测量，实时采集测量点温湿度，经纬度，高度和时间参数，通过单片计算机对测量点温湿数据，经纬度，时间的分析和模拟误差处理，可直读蒸腾量。

下面结合附图及实施例进一步描述：

图1.腾发量/温湿度梯度模拟立体图。

图2.腾发量/温湿度梯度分布示意图。

随着计算机测量技术日新月异地飞速发展和近几年来全球卫星定位系统(GPS)的广泛应用，为我们开辟了崭新的领域，以温湿度为主要测量指标和最终观测量。实时采集测量点温湿度，经纬度，高度和时间参数，即可获得模拟蒸腾量的三维空间连续的温湿度场。

1.考虑腾发过程是由上述诸多因素作用一段时域内在植物上所产生的现象，腾发量不仅随某一时刻温、湿、风，光的变化而改变，而与环境因素积温(某一时域内的累积温度)、积湿，积光，积风有着更密切的联系，测量时结合实时对温、湿度的测量，通过单片计算机对测量点温湿数据，经纬度，时间的分析和模拟误差处理，可直读蒸腾量。

2.考虑植物空间垂直截面的温、湿度梯度场的存在，采取分层测量采集，由于参加运算的是温度增量ΔT(℃)，可大幅减弱测量系统误差，使测量精度提高50％以上，将不同高度层的积温，积湿和实时测量位置值同时输入单片计算机，在得出任一时刻腾发量的同时可遵循能量守恒原理对测量结果进行评估修正。

3.考虑植物空间水平截面温湿度的不均匀性，采用多点巡回检测，可明显仰制随机误差，并且很大限度减少瞬时风的影响，测量结果可用均方差的方法获得，采集间隔由要求测量精度来确定。

综上所述，本发明的测定腾发量的方法是以温湿度为主要测量指标和最终观测量，实时采集测量点温湿度、经纬度、高度和时间参数，通过单片计算机对测量点温湿数据，经纬度，时间的分析和模拟误差处理，可直读蒸腾量，其步骤如下：

(1)随机选取N个测量点，测量其温度、湿度、经纬度、高度和时间，将数据输入单片计算机；

(2)测量点采取分层，按不同高度采集，将不同高度的积温、积湿和实施测量位置同时输入单片计算机；

(3)对这N个测量点巡回检测，经单片计算机误差处理，提高准确度；

(4)测量风速和光强，将数据输入单片计算机，经计算获得模拟蒸腾量的三维空间连续的温湿度场，并可直读蒸腾量。

N的选取，按测量的精度确定，可取50～800。

温度、湿度的测量选用日本SOAR公司的热敏电阻和陶磁电阻温湿传感器。全球卫星定位系统(GPS)选用日本MOTOROLA公司的GPS定位仪。

测量精度：

温度                 ±0.1℃，

温度梯度             ±0.05℃

相对湿度             ±5％

湿度梯度             ±3％

GPS定位精度(差分)    0.5M

位移精度             0.1M

本发明的测定腾发量的计算方法严格遵循经典的理论方法，如综合法PENMAN和复相关法，及联合国粮农组织推荐使用的方法，而在测量方法上采用先进的计算机技术，对蒸腾作用的滞后性，温湿度梯度场，多点巡回检测和测量误差处理，这些测量手段都是前人当时条件所不可想象的，因此测定的结果必定优于目前用经验公式和数据所得到的结果。

本方法特点是将湿、风、光等因素对蒸腾的影响归结于温度的变化。

①温度是基本物理计量量之一，国内各省市地方都建有温度计量标准，对以后腾发量的计量标定，推广应用都很方便；

②与腾发强度有关的湿、风、光等都直接是温度的函数，提高测量系统精度；

③近年来温度测量的技术发展很快，温度敏感元件种类多，技术成熟，价格低热敏电阻0.3元/只，如果选取十多点并行采集系统成本只需百元，有利于普及推广。

附图标记：

1 理想腾发速率；    2 湿度梯度；    3 温度梯度。

Claims (2)

1、采用温湿度梯度测定腾发量的方法，其特征在于以温湿度为主要测量指标和最终观测量，实时采集测量点温湿度，经纬度，高度和时间参数，通过单片计算机对测量点温湿数据，经纬度，时间的分析和模拟误差处理，可直读蒸腾量，其步骤如下：

(1)随机选取N个测量点，测量其温度、湿度、经纬度、高度和时间，将数据输入单计算机；

(2)测量点采取分层，按不同高度采集，将不同高度的积温、积湿和实施测量位置同时输入单片计算机；

(3)对这N个测量点巡回检测，经单片计算机误差处理，提高准确度；

(4)测量风速和光强，将数据输入单片计算机，经计算获得模拟蒸腾量的三维空间连续的温湿度场，并可直读蒸腾量。

2、采用温湿度梯度测定腾发量的方法，其特征在于测量点N选取，50～800。

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