(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211286070.9 (22)申请日 2022.10.20 (71)申请人 中国水利水电科 学研究院 地址 100048 北京市海淀区车公庄西路20 号 (72)发明人 屈艳萍　王兴旺　张学君　吕娟　 霍再林　杨晓静　陈茜茜　姜田亮　 (74)专利代理 机构 北京国林贸知识产权代理有 限公司 1 1001 专利代理师 郑俊彦 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/02(2012.01) G06F 17/17(2006.01) G01B 11/28(2006.01)G01B 11/02(2006.01) G01B 11/00(2006.01) G01N 33/00(2006.01) (54)发明名称 一种面向不同水土环境下作物蒸腾升尺度 测量和评估方法 (57)摘要 本发明提供了一种面向不同水土环境下作 物蒸腾升尺度测量和评估方法， 包括： 利用便携 式叶面积 仪扫描观测植株所有叶片的面积； 利用 便携式气孔计测量测量植株冠层内部不同层位 叶片蒸腾速率的日内变化； 安装植物茎流计系统 对观测植株的蒸腾速率进行定点连续测量； 采用 不同方法将叶片蒸腾速率升尺度得到整个植株 的蒸腾； 将 升尺度结果与茎流计观测的植株蒸腾 进行对比， 评估不同升尺度方法的精度， 确定适 于观测植株的最佳升尺度方法。 本发 明揭示不同 部位叶片气孔导度的变化， 可用于量化评估各种 下垫面条件 下的作物蒸腾， 避免了以往经验性升 尺度方法的不确定性和定点观测的限制， 对研究 作物在不同水土环境条件下的气孔响应和蒸腾 损失提供了 重要技术支撑。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115545519 A 2022.12.30 CN 115545519 A 1.一种面向不同水土环境下作物蒸腾升尺度测量和评估方法， 其特征在于， 所述方法 包括以下步骤： 步骤1， 作物叶片参数测量： 在作物生长季不同生育阶段， 选定观测植株， 利用便携式叶面积仪(1)扫描所述观测植 株的所有叶片， 获取包括叶片面积、 周长、 长度和宽度在内的叶片形状参数； 步骤2， 叶片 气孔蒸腾测量： 利用便携式植物气孔计(2)对选定的观测植株不同部位叶片的气孔导度和叶片蒸腾速 率进行测量， 从而获得分层叶片 气孔导度和叶片瞬时蒸腾速率的日内变化； 步骤3， 作物植株蒸腾测量： 考虑所述观测植株茎秆的直径、 选取适合的植物茎流计传感器， 在作物生育期内安装 植物茎流计系统(3)， 对整株观测植株的茎流速率进行 连续观测； 步骤4， 叶片蒸腾速率升尺度到整个植株蒸腾损失： 采用不同冠层 分布方法将叶片蒸腾速率升尺度得到整个植株的蒸腾损失， 所述冠层分 布方法包括： S41， 假定观测植株的冠层上下一致均匀矩形分布， 即将上、 中、 下三层叶片蒸腾速率的 平均值乘以总叶面积， 进 而得到植株蒸腾速率； S42， 将观测植株的叶片上、 中、 层叶片受光面积比例设置为梯形分布， 即自上至下等差 递减； 从而将各观测 植株的总叶面积按分层比例划分并乘以各层的叶片蒸腾速率， 进而求 和得到梯形分布下升尺度的植株蒸腾速率； S43， 根据作物冠层内部叶片的分布特征和太阳高度变化， 建立动态梯度分布下的升尺 度方法， 包括以下步骤： 动态梯度分布下观测植株的叶片上、 中、 下 各层叶片受光照比例的计算公式为： 式中， h为太阳高度角； 将观测植株各层动态变化的叶片受光照比例与总叶面积相乘， 并对各层结果求和得到 基于动态梯形分布升尺度的植株蒸腾速率； 步骤5， 升尺度方法精度的评价 选取步骤1和步骤2中观测叶片面积和叶片蒸腾速率对应日期下的步骤3茎流速率观测 结果， 与步骤4中各方法升尺度得到的植株蒸腾速率结果进行对比， 评估步骤4不同升尺度 方法的精度， 从而确定适于所选 定观测植株的最佳升尺度方法。 2.根据权利要求1所述的面向不同水土环境下作物蒸腾升尺度测量和评估方法， 其特 征在于， 步骤1所述作物叶片参数测量的具体操作方法为： 选定i株观测植物， 并依次编号为植株1、 2、 ……、 i， 在生长季不同生育阶段晴朗天气 时， 利用便携式叶面积仪(1)扫描每株作物所有叶片的面积， 记录每次测量的总叶面积S1、 S2、 S3、……、 Si。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115545519 A 23.根据权利要求1所述的面向不同水土环境下作物蒸腾升尺度测量和评估方法， 其特 征在于， 步骤2所述叶片 气孔蒸腾测量的具体操作方法为： 在步骤1测量叶片参数的当日， 进行叶片气孔蒸腾测量， 测量时将各观测植株的叶片分 为上、 中、 下三层， 并每隔两小时测量 一次， 从而获得分层叶片瞬时蒸腾速率的日内变化。 4.根据权利要求1所述的面向不同水土环境下作物蒸腾升尺度测量和评估方法， 其特 征在于， 步骤4中S43所述太阳高度角h由地方时和太阳赤纬 δ 的变化进行计算， 公式为： 式中， h为太阳高度角， 为观测地点的地理纬度， δ为太阳赤纬， t为一天内时间对应的 时角； 太阳赤纬 δ 的计算公式为： 式中， n为观测日的日序数， 取值范围为1 ‑366。 5.根据权利要求1所述的面向不同水土环境下作物蒸腾升尺度测量和评估方法， 其特 征在于， 步骤5中不同升尺度方法精度的评价指标采用决定系数R2和均方根误差RMSE， 其计 算公式如下： 式中： m为数据序列长度， Obj为观测序列中j时刻茎流计观测得到的连续茎流速率， Sij 表示将气孔计观测的叶片蒸腾通过不同方法升尺度得到的植株蒸腾速率， 和 分别是 Obj和Sij对应序列的平均值， j为1 ‑m序列中对应的各值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115545519 A 3