延續上一講的雙域視角(巨孔隙/微孔隙)，這一講的參數會分成兩組來看:定義「桶子形狀」的靜態參數(LL、DUL、SAT、bulk density),跟決定「桶子怎麼漏水」的動態參數(SWCON、𝐾𝑠𝑎𝑡)。 3.1 靜態參數:桶子的三條水位線 (1) LL(Lower Limit,凋萎點下限) 這是植物完全無法吸取的水分下限,操作型定義通常對應到 −1.5 MPa(15 bar)的基質勢。在微孔隙/巨孔隙框架下,LL 描述的完全是微孔隙域——這個含水量下,水被吸附在極細孔隙的表面,基質勢極負,只存在於微孔隙的毛細跟吸附作用力範圍內,巨孔隙在這個含水量早就空了。 DSSAT 通常用 LL(而不是永久凋萎點 wilting point)這個名稱,是因為它其實是「特定作物根系可達到的下限」,理論上依作物種類、根系穿透力略有差異,但實務上常直接借用土壤的物理凋萎點。 (2) DUL(Drained Upper Limit,排水上限) 這是整套 bucket 理論裡最關鍵的一條線——它同時也是上一講講的「巨孔隙排水」的觸發點:𝑆𝑊> 𝐷𝑈𝐿 SW>DUL 才會啟動𝐷𝑅𝐴𝐼𝑁𝐿 方程。 物理意義上,DUL 是「重力排水已經(近似)結束、只剩微孔隙毛細力撐著水」的那個含水量,通常對應基質勢在 −10 到 −33 kPa 之間(視質地而定,砂土接近 −10 kPa,黏土接近 −33 kPa)。用雙域語言講:DUL 就是巨孔隙域清空、微孔隙域仍飽滿的那條分界線。這也是為什麼 DUL 不是一個絕對的物理常數,而是跟排水時間、量測方式高度相關的操作型定義——現場量測通常是「飽和後排水1–2天」的含水量,這個「1–2天」本身就是承認巨孔隙排水需要一點時間,但排水速率遠快於微孔隙。 (3) SAT(Saturation,飽和含水量) 這是巨孔隙+微孔隙全部孔隙都灌滿水時的含水量,約等於總孔隙度 𝜙 。注意上一講 Emerman 論文提到的關鍵假設——「巨孔隙域跟微孔隙域必須有相同的飽和含水量才能讓雙域模型的擬合站得住腳」。這句話反過來提醒你:SAT 這個看似簡單的參數,其實隱含了「兩個域共享同一個總孔隙空間」的假設,在真實土壤中不一定成立(比如強烈結構化的黏土,巨孔隙可能只佔總孔隙度很小一部分)。 (4) Bulk...
蒸氣壓差的英文為Vapor pressure deficit，縮寫為VPD。 大氣當中所能保有的水蒸氣量為蒸氣壓，在這裡是把氣體濃度使用分壓方式表示，在特定的環境下大氣所能含有最多的蒸氣壓量就是飽和蒸汽壓 (saturated vapor pressure, SVP)，當氣溫越高的時候，大氣所能含有的水分就增加，溫度降低時，飽和蒸汽壓就降低 (我們可以從微觀的想法，溫度越高時水分子的動能越大，因此大氣當中更多的飽和蒸汽壓)。 實際蒸氣壓 (actual vapor pressure, AVP)是指大氣當中現有的水分含量，因此，蒸氣壓差(VPD)是指實際蒸氣壓和飽和蒸汽壓之間的差值，我們可以想為是大氣當中實際水蒸氣濃度和飽和濃度的差值，因此蒸氣壓差越大，就代表空氣越乾燥。 相對溼度(relative humidity, RH) 是實際蒸氣壓和飽和蒸汽壓的比值，相對溼度越低，空氣越乾燥。蒸氣壓差是 濃度差 的概念，而相對溼度是比例的概念，因此在科學上，蒸氣壓差比相對濕度更具有代表性。 關鍵概念 $$RH = \frac{AVP}{SVP} \times 100$$ $$VPD = VSP - AVP$$ 如何計算大氣蒸氣壓差 AVPD? 1. 計算飽和蒸氣壓(SVP)：使用 Buck (1981) 的公式8 $$SVP = [1.0007+3.46\times 10^{-6}\times P ]\times 6.1121\times e^{17.502 T / (T+240.97) }$$ 其中SVP的單位為kPa，P為大氣壓力，1 atm為101.325 kPa，T為溫度( °C )。 2. 計算實際蒸氣壓(AVP) $$AVP= RH \times SVP $$ 3. 計算蒸氣壓差(VPD) $$ VPD = SVP-AVP$$ 或 $$ VPD = SVP \times (1-RH)$$ 如何計算葉片蒸氣壓差 LVPD? 葉片蒸氣壓差的計算方法和大氣蒸氣壓差的算法類似，區別在於先利用葉片溫度計算葉片飽和蒸汽壓差(LSVP)，再跟大氣實際蒸氣壓差(AVP = RH * SVP ) 計算葉片蒸氣壓差 LVDP = LSVP - AVP 參考資料 https://pulsegrow.com/blogs/learn/vpd Buck A.L. 1981. ...