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什么是VPD(蒸汽压差)及其计算方法

8 一月 2021
什么是VPD,如何计算,以及最佳范围是多少?
8 一月 2021
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什么是VPD(蒸汽压差)及其计算方法

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  • 1. 什么是蒸腾?
  • 2. 什么是vpd?
  • 3. Vpd如何影响你的大麻植株
  • 3. a. 气孔开闭
  • 3. b. Co2吸收
  • 3. c. 蒸腾
  • 3. d. 根系营养吸收
  • 3. e. 植物胁迫
  • 4. 如何计算vpd——vpd表
  • 5. 不同生长阶段理想的vpd
  • 5. a. 克隆苗阶段理想vpd
  • 5. b. 营养生长期理想vpd
  • 5. c. 开花期理想vpd
  • 6. 如何改变vpd
  • 6. a. 温度
  • 6. b. 湿度
  • 6. c. 光照强度
  • 7. 蒸汽压差 常见问题
  • 8. 总结

当你在室内种植大麻种子时,基本上你需要控制种植环境的每一个因素,如相对湿度和温度。这些因素会影响植物基本生理活动的表现,而这就是VPD发挥作用的地方。蒸汽压差是一种通过调节温度和湿度到最佳值,以提升植物表现,实现最大植株生长的方法。

有一种常见的误解认为,室内大麻作物(或其他任何作物)的蒸腾速率会直接影响种植空间的相对湿度。其实情况正好相反——只要我们能完全控制种植环境,就能够调控作物的蒸腾速率。可以肯定的是,植物的蒸腾对植株生长有直接影响,而VPD则直接影响植物的蒸腾速率。

理想情况下,我们可以让种植空间的温度和湿度始终保持稳定,而不受室内实际情况影响。可现实并非如此,但市面上有很多系统可以帮助你自动控制种植空间的环境。那么,关键问题是蒸腾到底是什么,VPD是什么,又如何影响大麻作物的生长和品质?

1. 什么是蒸腾?

水在大麻植株中的运输由叶片表面的水分蒸发速率决定,这种水分蒸发过程被称为蒸腾。影响蒸腾速率的三个主要驱动力是RH(相对湿度)、VPD(蒸汽压差)和冠层高度的环境室温(水面以上一定高度也有一定作用)。水(以及其中所含的所有养分)通过根部系统上升,接着由木质部输送到植株上部。

木质部是植物的维管组织,由特殊的导水细胞——管状分子组成。木质部将水运输至叶片细胞,水分在叶片安全存储后,通过叶片气孔——也叫气孔——慢慢蒸腾出去。此过程是大麻植物新陈代谢中必不可少的环节,因为气孔的开放还让光合作用的废弃物排出,主要副产物为CO2。植物通过根部吸收的水,最终有97%以上会通过蒸腾或另一种称为吐水作用(植物排出完整水珠)流失。

2. 什么是VPD?

VPD指的是蒸汽压差,即空气中以蒸汽形式存在的水量。正如你所知,空气由多种气体组成(大约)78%氮气21%氧气1%其他气体;其中一种气体就是水蒸气,被称为蒸汽压。

 

蒸汽压差:是什么?

蒸汽压差是指空气中以蒸汽形态存在的水量。
 

空气在一定温度下只能容纳一定量的水蒸气,超过后水蒸气会凝结成液体(例如下雨),空气最大能容纳的水蒸气量被称为SVP,即饱和蒸汽压。空气温度升高时,能容纳的水蒸气量变多(SVP上升),降温时饱和蒸汽压降低,这意味着空气不能像之前那样容纳这么多水蒸气。所以,例如清晨会看到露水,就是因为温度下降,空气无法再容纳这么多水蒸气,水分因此释出。

3. VPD如何影响你的大麻植株

如果你正在查找这篇文章,说明你已经知道VPD在室内种植时很重要。由于可以控制生长环境,你有可能为植株营造近乎完美的条件,取得更好的收成;但如果使用方法不当,也会产生不良后果……那么VPD到底如何影响大麻植物?

气孔开闭

随着VPD升高,植株的气孔会变小,因为它们要减少水分流失。这样虽然不会因水分蒸腾过多而脱水死亡,但光合作用的速率也可能变慢。

 

蒸汽压差:气孔

VPD是一种有效的工具,但使用不当也可能带来负面影响。

CO2吸收

当气孔变小时,植株吸收的CO2减少。而如果VPD降低、气孔打开,CO2吸收则增加。这个过程让你可以精准控制植物用于光合作用的CO2

蒸腾

根据水分的流动特性,通常是从高湿区域向低湿区域扩散。因此,VPD升高时,由于叶片和空气间的蒸汽压差增大,植株蒸腾速率也会更快。

根系营养吸收

此外,VPD和蒸腾速率升高后,根部也能吸收更多养分。

植物胁迫

另一方面,VPD升高时,作用于整株植物(从根到叶)的力量增强,所以会经历更大胁迫。可见,VPD如果不当使用也会带来不良结果。它是一把双刃剑,应针对植物不同生长阶段灵活调整。你可能觉得这样能提高收成,其实未必如此。

4. 如何计算VPD——VPD表

在你的种植空间中计算VPD其实很简单,只需要知道温度相对湿度和该温度下的饱和蒸汽压(SVP),下面提供一张VPD表,显示温度与SVP的对应关系。

 

温度(°C)/ SVP
温度 SVP 温度 SVP 温度 SVP 温度 SVP 温度 SVP
1 °C 657 7 °C 1002 13 °C 1497 19 °C  2197 25 °C 3167
2°C  706 8 °C 1073 14 °C 1598 20 °C 2338 26 °C 3361
3°C 758 9 °C 1148 15 °C 1705 21 °C 2486 27 °C 3565
4°C 813 10 °C 1228 16 °C 1818 22 °C 2643 28 °C 3779
5°C 872 11 °C 1312 17 °C 1937 23 °C 2809 29 °C 4005
 6 °C 935 12°C 1402 18 °C 2064 24 °C 2983 30 °C 4242

 

收集到所需数据后,你需要应用下方公式:

VPD= ((100-RH) ÷ 100) * SVP

 

例如,若种植室温度为26℃,需在表格中查找其SVP,即26℃下SVP为3361. 现在你已知饱和蒸汽压,只需确定相对湿度(本示例为65%),剩下只需代入公式计算。

 

VPD= ((100-65) ÷ 100) * SVP

VPD= (35/100) * 3361

VPD= 0.35 * 3361 

VPD= 1176.35 帕斯卡

 

得出的单位为帕斯卡,需要换算成千帕。非常简单,只需除以1000即可:

 

1176.35 帕斯卡 ÷ 1000 ≈ 1.18 千帕

5. 不同生长阶段理想的VPD

现在你已了解如何计算VPD及其影响,是时候了解理想的VPD值了。通常理想VPD为0.5-1.4kPa(5-14 hPa)。众所周知,大麻生长分为不同阶段,所以要获得最佳植株生长效果,必须针对每个阶段调整VPD。

 

蒸汽压差:kPa VPD表

VPD千帕对照表。
 

请注意,强烈建议在全室使用前先测试条件以避免问题,本VPD表按照最高28℃进行了调整。完整的VPD对照表可在网上查找。

在本VPD表中,浅粉色代表欠佳数值,深粉色为扦插/幼苗期最佳,绿色为营养生长期/初期开花期最佳,橙色为中/末期开花期最佳。

克隆苗阶段理想VPD

由于克隆苗仍属幼苗,根系尚未充分发育,不能承受太大胁迫,因此应保持较高湿度,VPD应贴近低端,目标为0.5 - 0.7 kPa

营养生长期理想VPD

营养生长期,大麻植株已更大更健壮,可适度降低湿度以提升VPD。如此一来,可提高水分与养分吸收,但要避免VPD过高,否则气孔关闭、CO2吸收下降,而CO2在营养生长期至关重要。

 

蒸汽压差:理想VPD

进入开花阶段时理想VPD应从1.0kPa开始,并渐增至开花阶段的1.0-1.4kPa。
 

之所以如此,是因为水分是构成植物结构部分的主要成分之一,所以营养生长期理想VPD约为0.7 - 1.0kPa

开花期理想VPD

一旦进入开花期,植株已足够耐高VPD,但花朵较为娇嫩,因此应避免高湿,同时适当提升VPD,理想值为1.0-1.4kPa

6. 如何改变VPD

改变VPD有多种方法,可以通过调整:

  • 温度;
  • 湿度
  • 或光照强度。

以下提供几种简单易行的方法!

温度

提升VPD:使用加热器或减少空调,空气升温后能容纳更多水蒸气,VPD会增加。

降低VPD:使用空调时,空气降温后容纳水蒸气量减少,VPD降低。

湿度

提升VPD:使用加湿器会降低VPD,因为空气中水蒸气增多。

 

蒸汽压差:如何改变VPD

调节湿度是改变种植房间VPD的一种方式。
 

降低VPD:使用除湿机会提高VPD,因为空气中水分减少。

光照强度

提升VPD:增加灯光强度或靠近灯具会增加叶面温度,继而VPD提升。

降低VPD:减少光照强度,将灯具移远或减少灯具数量会降低叶温,从而降低VPD。

7. 蒸汽压差 常见问题

以上就是VPD及其对植物影响的全部知识,不过不管我们讲得多细总有种植者还有疑问。现在快速为大家解答几个与VPD相关的常见问题,欢迎深入探讨。

VPD与相对湿度有何不同?

VPD是植株蒸汽压与空气蒸汽压的差值。而相对湿度只是空气中实际水蒸气与最大可容纳水蒸气量的比例。

家庭种植者真的需要担心VPD吗?

这取决于你想要的结果。如果你要最大化作物质量和产量,答案是需要。如果只是想让植物健康成长,可能无需专门为此调整。请记住,VPD属于进阶种植知识。如果你刚刚开始大麻种植,建议先把温湿度控制好,其他复杂问题可以后续再考虑。

我的种植空间最佳VPD是多少?

这要看你种植的具体植物,不同品种偏好稍有不同。一般来说,大麻植株营养生长期间最佳VPD为0.5至0.9 kPa,全生长周期末逐渐提升至1.2-1.6 kPa。

除了温度和相对湿度,还有其他会影响VPD的因素吗?

是的。其实有很多其他环境与气候因子可影响VPD,比如海拔、气压以及肥料类型和用量等,设定种植房间时都需考虑这些因素。

有没有办法测量种植房间的VPD?

当然有。目前市面上有各种产品可以帮你实时测量种植空间VPD。投资一台这样的设备能让你随时监控温湿度和VPD,并及时进行调节。对于追求性价比的家庭种植者来说,Bluelab Guardian Monitor是一款很实用的设备,可同时测量温度、湿度及VPD,全面显示种植环境数据。

VPD不正确会造成什么问题?

如果VPD过低,过于潮湿会让植物营养吸收受阻甚至缺乏。VPD过高则会导致植株脱水、无法正常吸收养分。这两种情况都会造成生长不良和减产。密切关注VPD,有助于让植物处于理想养护、良好发育的环境。

我应该多久测量一次VPD?

建议每周至少检测一次房间的VPD数据。只有定期监测环境,才能持续获得高质量的产量。但别忘了,种植中还有许多比VPD更基础重要的因素,请先把关键问题解决好,你的VPD自然就会落在适合范围。

8. 总结

蒸汽压差听起来或许只适合专业种植者,其实只要有合适设备,任何人都可以操作。这是让植物获得最佳生长环境、提升健康和增产的好方法。

如果你有帮助新手种植者提升种植周期的技巧,欢迎在下方评论区留言分享!

 

外部参考

  1. 植物对蒸汽压差上升的响应. - Grossiord, C. & Buckley, T.N. & Cernusak, L.A. & Novick, K.A. & Poulter, B. & Siegwolf, R.T.W & Sperry, J. & McDowell, N. (2020). 
  2. 蒸汽压差的生态学研究. - Huffaker, & Barton, Carl. (2021). 
  3. 温室环境中蒸汽压差的预测.  - Shamshiri, Redmond. (2014). 
  4. 相对湿度还是蒸汽压差,生态学. - Anderson, D.B.. (1936).  


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