Mikrometeorologisch gemessene Energieumsätze eines Alocasiablattes

Zusammenfassung

Die Energieumsätze eines Alocasiablattes setzen sich im wesentlichen aus dem sichtbaren und dem infraroten Strahlungsaustausch, den Konvektionsumsätzen und den Transpirationsverlusten zusammen. Sie wurden, getrennt in die Werte von Ober- und Unterseite des Blattes, unter verschiedenen Bedingungen in natürlichen Verhältnissen gemessen. Die Ergebnisse werden sowohl in der Form von Tagesläufen der Einzelkomponenten als auch in Bilanzen dargeboten.

Die Ermittlungen wurden nach zwei Grundmethoden durchgeführt. Beide basierten einmal auf direkten Strahlungsmessungen, zum anderen entweder auf Bestimmungen der Wärmeübergangszahlen und der relativen Wasserbedeckungsfaktoren der Blattseiten oder auf Messungen der Temperatur- und Feuchtegradienten in Blattnähe. Beide Verfahren setzen die Kenntnis des Verhältnisses der Konvektionsverluste der beiden Blattseiten (das für das waagrechte Blatt meistens den Wert 1,0 annimmt) voraus, das zweitgenannte Verfahren dazu noch die des Verhältnisses der Austauschkoeffizienten für Wasserdampf und Wärme (das zu 1,00±0,05 gefunden wurde).

Aus den Ergebnissen lassen sich Aussagen über die Eigenschaften des Alocasiablattes als Strahlungspartner im Sichtbaren und im Infraroten und über das Verhältnis der Transpirations- und der Konvektionsverluste eines besonnten Blattes und dessen Auswirkung auf die Blattemperatur herleiten. Die transpirationsbeeinflussende Wirkung der Strahlung erweist sich als groß, die des Windes als sehr gering, während die unabhängig voneinander reagierenden Stomata zu eigenartigen Schwankungen des Verhältnisses zwischen Ober- und Unterseitentranspiration Anlaß geben. Schließlich werden Wechselwirkungen zwischen Mikroklima und Wärmehaushalt besprochen.

Summary

The energy-balance of an Alocasia leaf is made up primarily of the radiation exchange in the visible and infra-red, of the convective transfer, and of the losses by transpiration. Each of these items has been split up into the values for the upper and for the lower surfaces of the leaf and was measured under different conditions in situ. Results are presented in the form of graphs showing the diurnal variations of the different energy components as well as in the form of balance sheets.

Two methods were applied, both of which required direct radiation measurements. The first method further utilised determinations of the heat transfer coefficients and the relative “wetness factors” of the leaf surfaces, whereas the other method was based on measurements of the gradients of temperature and humidity close to the leaf. For both cases the ratio of the convective losses from both the surfaces of the leaf must be known (which for a horizontal leaf almost always is equal to unity). In addition to this, the second method requires information about the ratio of the Austausch coefficients for water vapour and heat (experimentally it was found to be 1,00±0.05).

The results give some insight regarding the radiative properties of an Alocasia leaf in the visible and infra-red and regarding the ratio of the losses by transpiration and by convection and its effects on leaf temperature in sunshine. The effect of radiation on transpiration proves to be strong; wind, however, has only little effect. The stomata of both the leaf surfaces were functioning independently of each other, which resulted in peculiar variations in the ratio of the water lost by the upper and lower surfaces. Finally mutual relationships between energy exchange and microclimate are discussed.

Résumé

Le bilan énergétique d'une feuille d'Alocasia se compose principalement des échanges radiatifs de la lumière visible et infra-rouge ainsi que des échanges convectifs et des pertes de transpiration. Les composantes furent mesurées, séparément sur les surfaces supérieure et inférieure de la feuille, dans des conditions différentes en milieu naturel. Les résultats sont représentés par des bilans et, sous forme de graphiques, par les variations diurnes des différentes composantes d'énergie.

A cet effet on a utilisé deux méthodes différentes qui se basent d'une part chacune sur des mesures directes du rayonnement, d'autre part, ou bien sur la détermination des échanges convectifs et des facteurs relatifs du recouvrement d'eau des surfaces de la feuille, ou bien sur des mesures des gradients de température et d'humidité a proximité de la feuille. Dans les deux méthodes on est sensé connaître le rapport des pertes de convection des deux surfaces de la feuille qui, en position horizontale est généralement de 1,0. Dans la seconde il faut encore connaître le rapport des coéfficients d'échange pour la vapeur d'eau et pour la chaleur qui fut trouvé être de 1,00±0,05.

Les résultats obtenus permettent de nous renseigner au sujet des propriétés de la feuille d'Alocasia en ce qui concerne la radiation dans le domaine visible et infra-rouge, et le rapport des pertes de transpiration et de convection d'une feuille exposée au soleil et d'en déduire les effets sur la température de celle-ci. La radiation se révèle comme ayant une forte influence sur la transpiration, tandis que celle du vent est très faible. Les stomas des surfaces supérieure et inférieure réagissant séparément, provoquent de curieuses fluctuations du rapport de la transpiration de celles-ci. Finalement l'auteur discute encore les relations réciproques entre le microclimat et l'économie thermique.