原文以Comparing Cotton ET Data from a Satellite Platform, In Situ Sensor, and Soil Water Balance Method in Arizona 为标题发表在 Agriculture 上
作者 | Elsayed Ahmed Elsadek, Said Attalah, Clinton Williams, Kelly R. Thorp, Dong Wang, Diaa Eldin M. Elshikha
淡水资源具有可再生性，但其消耗速度已远超自然补给能力。随着人口增长和社会经济快速发展，过去一个世纪，全球淡水使用量几乎增长了7 倍。在气候变化和区域水资源分布不均的背景下，农业可持续发展正面临前所未有的挑战。作为全球最大的用水部门，农业用水量占总取水量的三分之二以上。尤其在干旱和半干旱地区，灌溉水是否“用得准”，直接关系到作物产量、水资源利用效率以及区域生态安全。在这样的背景下，精准量化作物实际耗水量，成为农业节水和科学管理的核心问题。蒸散发（Evapotranspiration，ET）是水分通过土壤蒸发和植物蒸腾进入大气的过程，是地表能量平衡和水文循环的重要组成部分，也是农业用水消耗的主要途径。准确获取作物蒸散发（ETc）数据，对于以下方面具有重要意义：从生产角度看，可靠的ETc 数据能够帮助种植者在合适的时间施加合适的水量，在保障产量的同时，提高水分利用效率，降低灌溉成本。- 通过直接测量土柱或植被-土壤系统的质量变化，计算蒸散发量。
- 波文比法（Bowen Ratio Energy Balance, BREB）基于地表能量平衡，通过测量温度和湿度垂直梯度，计算感热与潜热通量比值，从而反演蒸散发。
- 表面更新法（Surface Renewal, SR）利用近地面空气温度的高频非平稳波动特征，估算感热通量，并结合能量平衡推算蒸散发。
- 涡度相关法（Eddy Covariance, EC）通量测量通过同步测量垂直风速与水汽浓度的高频协方差，直接计算水汽通量，从而获得蒸散发。
这些方法在科学研究中应用广泛，并可通过作物系数扩展至区域尺度。然而，在实际农业应用中，它们普遍存在以下限制：随着遥感技术的发展，基于卫星数据的 ET 估算模型成为区域尺度水资源评估的重要工具。近期推出的OpenET 平台整合了ALEXI/DisALEXI、eeMETRIC、SIMS、SSEBop 等多种主流模型，并免费提供 30 m × 30 m 分辨率的蒸散发数据，显著降低了使用门槛。OpenET 网站 图源 https://etdata.org/需要指出的是，遥感ET 本质上仍是模型估算结果，其精度依赖于参数设置和地面观测数据的支撑。因此，高质量的田间实测数据仍然是不可或缺的参考。为了在测量精度、系统复杂度和应用成本之间取得平衡，LI-COR开发了 LI-710蒸散测量仪。LI-710 是一款专注于连续测量实际蒸散发（ETc）的单用途传感器。它保留了涡度相关通量测量的核心思想——直接量化地表与大气之间的水汽通量，同时通过高度集成设计，大幅降低了系统复杂性和运行维护成本。与传统涡度相关系统相比，LI-710具有明显优势：Water Node （核心是 LI-710） 主要由两部分构成：用于直接量化一定范围内的蒸散总量，同时输出ET、能量通量等关键参数，数据时间分辨率为30 分钟。传感器通过单一电缆完成供电与数据传输，可灵活安装于作物冠层上方。为传感器提供持续电力，并通过蜂窝网络将数据自动上传至LI-COR Cloud 平台，实现远程访问、可视化和分析（LI-COR Cloud 目前已经接入通量地图FluxMapper功能）。当两者配套使用时，LI-710可在云平台中作为一个“水通量节点”运行，既适合单点观测，也可在大面积农田中扩展为多点ET 监测网络。LI-710 基于优化的涡度相关（EC）计算方法，通过对垂直风速与高精度相对湿度信号的协同分析，估算地表与大气之间的水汽通量。在典型安装条件下，其观测足迹范围约为传感器安装高度的50–100 倍。例如，当传感器安装在冠层上方 2 m 处时，可代表约 100–200 m 范围内的实际蒸散情况。在美国亚利桑那州干旱及半干旱地区的棉花种植区，研究人员系统评估了多种ET 估算方法在晚播棉花生长季中的表现，包括：- LI-710 与土壤水分平衡法之间具有显著正相关，日尺度ET 仅略有高估
基于土壤水分平衡法估算的蒸散（ET_SWB）与模拟蒸散（ET_SIM）；（b）研究期间由 LI-710 测量的棉花累计蒸散量。（图片来自论文原文）这些结果说明，LI-710在真实农田环境中能够稳定、可靠地反映作物的实际耗水状况，可作为精准灌溉管理的重要数据来源。综合田间实测与遥感模型结果，OpenET集成方法和LI-710 蒸散测量仪均可为干旱和半干旱地区的作物灌溉管理提供可靠参考。其中，LI-710 通过“高精度测量 + 低应用门槛”的设计理念，让蒸散发从“科研指标”转变为“可操作的管理工具”，为种植者和决策者提供了更直接、更可信的数据支撑。在水资源日益紧张的背景下，把作物真实用水量测清楚，是实现精准灌溉和农业可持续发展的关键一步。识别二维码了解原文
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在水资源日益紧张、农业用水亟需精细化管理的背景下，“作物真实用水量怎么测？怎么用？”正成为越来越多种植者和研究者关注的问题。我们也想听听您的想法。
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