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焓湿图，优秀种植者的必备神器，行家带你了解植物蒸腾作用 温室里的一颗番茄 这是温室里的一颗番茄，外界的光照进入温室，一部分光被植物吸收，一部分光以能量的形式对空气加温，空气的温度逐渐升高，此时基质中的水与水溶性矿质元素源源不断的被根系吸收，运送到叶子、果实，根系吸收的一部分水（90%）通过气孔以蒸腾作用的形式散失到周围的空气中，剩余的水分与矿质元素一起参与细胞构建等代谢活动。 在自然界中，物体向外辐射的波长与温度成反比，一般温度越高，向外辐射的波长越短。太阳温度表面温度约6000K，向外辐射的波长主要在0.15-0.4微米之间，与地球的辐射波长相比，太阳辐射波长短，因此多称太阳辐射为短波辐射。进入温室的短波辐射一部分是PPFD，被植物吸收用于光合作用，其余的短波辐射以能量的形式对温室进行加温，这便是为什么温室内温度升高的原因。 太阳辐射 实际生产中，种植者会根据每1J/cm2光辐射积累量，以3ml/m2的经典标准进行灌溉，不难看出，太阳光照辐射驱动植物蒸腾作用，短波辐射以能量的形式对植物加温，升温后的植物，利用蒸腾作用进行降温。在这个过程中，短波辐射促使植物温度升高，即显热（焓）增加，较高的植物温度不利于生理代谢，于是利用蒸腾作用以潜热（焓）的形式释放到周围的环境，水分蒸发降低了植物体温度，如此植物通过潜热与显热的能量转换，维持较为恒定的温度。 蒸腾过程是用温度的下降换取水蒸气含量的上升，从能量交换的角度来看是把温的显热（直观温度）转化为水蒸气的潜热（空气中水蒸气蕴含的能量）。这个过程中空气的总能量(焓)是保持不变的，被称为等焓增湿冷却过程。 但是，植物的能量转换机制-蒸腾作用，并不是万能钥匙，也会有失灵的一刻。植物“午休”（吸水量<失水量的失水胁迫下，气孔关闭）一般发生在盛夏太阳辐射较强的中午前后，此时气孔关闭，蒸腾作用便停止进行，由于无法将能量以潜热的形式释放到外界，植物便会出现温度升高的现象，如果温度进一步上升，植物将面临死亡的威胁。 植物 “午休”现象：高温干燥条件下，植物因缺失胁迫自动关闭气孔以阻止叶片内水份的散失，无法调节叶片温度，导致叶片温度升高的现象。 在另一种常见情况下，盛夏夜间，温室内相对湿度较高，通常可达到95%以上，此时，植物面临较高的夜间温度，但确无法通过蒸腾作用进行温度调节，因为植物体的能量焓（显热 潜热）约等于空气的能量焓，较高的空气湿度限制了植物蒸腾作用的进行。 同样是夏季，较高的太阳辐射下，温室温度偏高，湿帘风机不停的运转，高温高湿条件下，蒸腾作用偏弱，植物不仅面临高温胁迫，同时较弱的蒸腾作用降低了根系对不可移动元素钙离子的吸收降低，极易导致常见病害-脐腐病的发生，这种病害常出现在彩椒和番茄作物上。 脐腐病-番茄 那问题便是，如何判断植物的蒸腾作用是否正常进行？如何以焓的形式调节温室环境，避免出现问题呢？焓湿图，一个制胜的法宝，被荷兰人誉为种植者枕头下的宝典，读懂焓湿图是成为一名合格种植者的必备技能。 焓湿图，详情见：https://hnt./psychro 在国内，相比于检查相对湿度RH和温度以探知作物所处的环境是否有利于植物的蒸腾作用，在荷兰，更多的种植者检查饱和气压差VPD或者湿度亏缺HD与温度，作为蒸腾作用是否正常进行的参考指标，在lets Grow网站上，借助焓湿图，输入温室环境数据，即可得到VPD数据，通常VPD在0.8-1.2之间是作物蒸腾作用的合适范围，因作物种类而异。在上述中的午休情况下，VPD值通常会低于1.6，植物根系的吸水量小于蒸腾量，面临较严重的缺水胁迫，而在夜间，VPD值可能小于0.4，驱动植物蒸腾作用的驱动力降低，蒸腾量比较小，对水与肥的吸收降低。 VPD计算器，详情见：https://xiaozhuo./Project_9-4/ 借助焓湿图，利用等焓湿图增湿降温的原理，可以计算出湿帘风机在特定环境下的最大降温能力，如在武汉，空气相对湿度是80%，温度是30℃，此时温室内的湿帘风机全力运行状态下，最低可以降多少℃呢？通过焓湿图粗略判断约是2.5℃，即最低降到27.5℃。 RH：80%，Temp: 30℃ 情况下，湿帘风机最低可降低温室内温度至27.5℃ 如果在相对湿度是20%，温度是30℃的甘肃戈壁滩呢？答案是最低可以降到17℃，即最大降温效果为13℃。对比分析可知在高湿条件下，湿帘风机的降温效果并不理想。对于答案有不明白的小伙伴可以在评论区留言，我会根据情况在评论区解析答案。 RH：20%，Temp: 30℃ 情况下，湿帘风机最低可降低温室内温度至15.5℃ 等焓增湿降温原理的另一个利用是，如何解析1J/cm2=3ml/m2呢？该公示包含了以植物蒸腾模型蒙曼-摩斯特方程、消光系数、光能利用率、LAI等知识点，我将会在今后的文章，对该经典灌溉策略进行分析讲解。 在现实生产中，焓湿图也可以为温室湿度调控提供参考数值，避免因露点温度引起的种植问题。例如，在室温20℃的情况下，室内相对湿度90%，室外气温15℃，正在下雨，空气湿度为100%，此时如何降低相对湿度？如何降低绝对湿度？如何避免因露点温度的原因导致结露呢？ 将环境数据输入焓湿图下方的环境参数里，可以发现，20℃，相对湿度90%的情况下，温室内的绝对湿度是13.2g/kg，即1千克空气中含有的水蒸气是13.2g；室外15℃，相对湿度100%情况下，绝对湿度是10.6g/kg，意味着，即使打开窗户进行换气，牺牲室内温度的情况下也可以达到除湿的效果，即降低绝对湿度与相对湿度，而在不开天窗通风的情况下进行室内加温，则只可以降低相对湿度，却不能降低绝对湿度。 室内20℃，90%RH，室外15℃，100%RH，天窗通风仍然可以进行排出湿气。 天窗通风虽然可以进行气流交换排出湿气降低室内空气湿度，但通风同样会导致室内温度降低，当温度达到18.3℃（露点温度）的时候，就会面临结露的风险，因此，常规除湿的做法是打开天窗通风的同时，打开加温管道对温室进行加温，如此可以降低温室内的绝对湿度与相对湿度。 温室内，种植者尤其需要注意因室温低于露点温度而导致的结露现象。优秀的种植者会在日出之前缓慢的增加温室内温度，在日出后，缓慢的打开遮阳网/保温被，此时温室内温度高于室外温度，温室会向外发射长波辐射，导致温室内温度迅速降低，简称晨降现象，如果日出前不对温室进行加温，遮阳网/保温被的缓慢打开，会导致温室内温度降低到露点温度一下，会在植株叶片与果实、温室钢骨架、玻璃等位置形成结露现象，结露的发生极易导致病害的发生，且推迟了光合作用的启动。 晨降：日出后，保温被的打开容易导致温室内温室的快速降低（模拟图，仅供参考） 以上是焓湿图在园艺领域中的应用案例之一，可挖掘的信息远不止如此。从数据角度，了解植物蒸腾作用状态，焓湿图将是不二之选。 Lets Grow隶属于荷兰豪根道集团的线上数据分析与交流平台，可对栽培相关数据进行记录与分析。平台设有不同的模块与模型，帮助种植者合理分析温室运营过程中所涉及的数据。在平台上，将不同温室间数据的差异可视化，最直观的理解栽培数据其背后的意义，同时，作为用户，可以与作物顾问交流共享数据，相比于green figures/ green eyes，lets Grow可为你提供以数据为导向的种植依据，为温室作物种植，提供了精确的解决方案。 |
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