Испарение и транспирация. Суммарное испарение. Контрольное суммарное испарение

Испарение является процессом преобразования жидкой воды в водяной пар и ее удаления с испаряющей поверхности. Испарение происходит с поверхности озер, рек, увлажненных территорий, почв и растительности. Транспирация — это процесс испарения жидкой воды, содержащейся в тканях растений, и её перемещения в атмосферу.

Испарение c сельскохозяйственных культур происходит преимущественно через поры. Почти вся вода, поглощаемая растениями из почвы, теряется вследствие транспирации, и лишь малая ее часть используется для метаболического роста.

Суммарное испарение. Испарение и транспирация происходят с посевных площадей одновременно и их очень трудно разделить. Таким образом, они вместе представлены термином суммарное испарение (ET). Как правило, суммарное испарение выражается в мм в сутки. Испарение с засеянного участка в основном зависит от интенсивности солнечного излучения, достигающего поверхности почвы, и изменяется в зависимости от стадии роста сельскохозяйственных культур.

На этапе посева почти 100 процентов суммарного испарения с участка составляет собственно испарение с него, а при полном покрытии сельскохозяйственной культурой более 90 процентов суммарного испарения составляет транспирация. При оценке суммарного испарения с сельскохозяйственных культур следует учитывать тип культур, разновидность и стадию роста.

Изменения высоты культур, их шероховатости, корневых характеристик, альбедо, устойчивости к транспирации, поверхности грунта приводят к различным значениям суммарного испарения с сельскохозяйственных культур при прочих одинаковых условиях окружающей среды.

Для характеристики суммарного испарения используются три термина: контрольное суммарное испарение (ET₀), суммарное испарение при стандартных условиях (ET ) и суммарное испарение в нестандартных условиях (ET ). Дополнительную информацию по испарению и суммарному испарению см. в главе 4 тома I настоящего Руководства.

Контрольное суммарное испарение. Скорость суммарного испарения с контрольной поверхности, не испытывающей недостатка влаги, называется контрольным суммарным испарением ET0. Принятие понятия контрольного суммарного испарения облегчает изучение дефицита влажности атмосферы независимо от почвенных факторов, типов культур, роста, развития и способов обработки. Таким образом, факторами, влияющими на контрольное суммарное испарение, являются климатические параметры, поэтому оно может быть вычислено по наблюденным или рассчитанным данным о погоде.

Метод Пенмана-Монтейта рекомендуется ФАО в качестве единственного метода определения контрольного суммарного испарения. Выбор этого метода обусловлен тем, что он дает точную оценку суммарного испарения с покрытой растительностью территории, разработан на четкой физической основе и учитывает в полном объеме как физиологические, так и аэродинамические параметры. Этот метод требует данных о солнечной радиации, температуре воздуха, влажности воздуха и скорости ветра.

Он так же включает процедуры расчета климатических параметров по метеорологическим данным. Кроме того, существуют процедуры оценки недостающих метеорологических параметров, необходимых для расчета контрольного суммарного испарения. Это позволяет оценить значение этого параметра в различных случаях, даже при отсутствии климатических данных. Отнесение суммарного испарения к определённой поверхности даёт точку отсчёта, относительно которой возможно рассматривать суммарное испарение с других поверхностей.

Это устраняет необходимость определения суммарного испарения отдельно для каждой культуры и стадии роста. Наличие такого опорного отсчёта облегчает сравнение значений контрольного суммарного испарения в различных местах или в разные сезоны. Отсчётная поверхность — это гипотетическая культура со специфическими характеристиками. Контрольная культура определяется как:

...гипотетическая культура с предполагаемой высотой 0,12 м, с поверхностным сопротивлением 70 с.м-1 и альбедо 0,23, величина испарения с которой близка к испарению с обширной поверхности, покрытой зеленой травой одинаковой высоты, активно растущей и удовлетворительно поливаемой... (Allen and others, 1998).

Подробные расчеты суммарного испарения с контрольных культур приведены в главе 4 части А публикации Irrigation and Drainage Paper 56 (Ирригация и дренаж, № 56) ФАО (Allen and others, 1998). Использование других понятий, таких как потенциальное суммарное испарение (ПСИ), не рекомендуется из-за определенных неясностей, связанных с такими терминами.

Суммарное испарение с сельскохозяйственных культур при стандартных условиях. Под этим понимается испарение с сельскохозяйственных культур, которые выращиваются на больших, удовлетворительно орошаемых полях при качественном уходе в хороших экологических условиях и дают максимально возможный урожай в данных климатических условиях (Allen and others, 1998).

Суммарное испарение в нестандартных условиях. Фактическое суммарное испарение с культур зависит от таких факторов, как засоленность почв, наличие заглубленного уплотненного почвенного слоя, низкая плодородность почв и плохое управление ими, недостаточные меры по защите растений, растительный покров, его плотность и влагосодержание почвы. Поэтому величина суммарного испарения в стандартных условиях, как правило, требует корректировки в соответствии с вышеописанными нестандартными условиями.

Прогнозирование сокращения суммарного испарения, вызванного засоленностью почвенных вод, может быть выполнено путем совмещения уравнений для расчета засолённости почвы, приведенных в публикациях Irrigation and Drainage Paper 29 (Ирригация и дренаж, № 29) ФАО (Ayres and Westcot, 1985), с уравнениями отдачи-суммарного испарения из Irrigation and Drainage Paper 33 (Ирригация и дренаж, № 33) (Doorenboes and Kassam, 1979). Эти данные приведены в публикации Irrigation and Drainage Paper 56 (Ирригация и дренаж, № 56) ФАО (Allen and others, 1998).

Суммарное испарение с сельскохозяйственных культур ET для любой отдельной культуры определяется путем умножения контрольного суммарного испарения ET₀ на коэффициент К_с, называемый коэффициентом культуры (ЕТ_с/ЕТ₀). Значение коэффициента культуры зависит от ее типа, стадии роста растений и погодных условий.

Этот коэффициент также учитывает различия в растительном покрове и аэродинамическом сопротивлении рассматриваемых культур по сравнению с контрольной культурой. Таким образом, коэффициент служит характеристикой совокупности физических и физиологических различий между культурами.