Khi đất khô hạn, nƣớc tiêu hao cho lá cây để tán phát không đƣợc cung cấp đủ và kịp thời. Khi hàm lƣợng nƣớc của lá cây giảm, áp suất tế bào hạ thấp, lực cản lỗ khí tăng, tán phát giảm, nhiệt độ tiêu hao để bốc hơi giảm, nhiệt độ lá cây tăng cao, chênh lệch nhiệt độ lá cây với nhiệt độ không khí là số dƣơng. Nƣớc trong đất càng ít thì chênh lệch này càng tăng. Vào khoảng 13-15h, bức xạ mặt trời mạnh nhất, nhiệt độ không khí cao, chênh lệch giữa áp suất bão hoà hơi nƣớc của nhiệt độ tầng thực vật
với áp suất hơi nƣớc đạt giá trị lớn nhất, lá cây tán phát mạnh nhất. Nếu trong thời đoạn này nƣớc trong đất cung cấp đủ cho tán phát thì nƣớc trong đất sẽ cung cấp đủ cho cây trồng trong cả ngày. Nếu trong đất thiếu nƣớc thì trong thời đoạn này sẽ thiếu nghiêm trọng nhất. Do đó Đổng Trấn Quốc (Trung Quốc) đã đề nghị dùng chênh lệch nhiệt độ tầng thực vật với nhiệt độ không khí lúc 13-15h làm chỉ tiêu hạn.
M1 1 n a c-T ); (T S Tc>Ta (3.5)
trong đó: S: chỉ tiêu thiếu nƣớc đối với thực vật;
i: ngày bắt đầu nhiệt độ tầng thực vật cao hơn nhiệt độ không khí; N: số ngày mà giá trị S dự định đạt tới chỉ tiêu thiếu nƣớc; Tc: nhiệt độ tầng thực vật;
Ta: nhiệt độ không khí cách đỉnh tầng thực vật 2 m.
Khi nƣớc trong đất giảm tới một giá trị nào đó, nhiệt độ tầng thực vật bắt đầu cao hơn nhiệt độ không khí. Khi tích luỹ chênh lệch dƣơng liên tục N ngày đạt giá trị S thì đồng ruộng thiếu nƣớc. Khi nƣớc trong đất dồi dào, quan hệ Tc - Ta ~ eh - ea (chênh lệch bão hoà hơi nƣớc eh với áp suất không khí ea) là quan hệ tuyến tính. Khi nƣớc trong đất gần bằng độ ẩm khô héo, tán phát từ lá cây rất nhỏ, Tc và Ta không phụ thuộc vào eh - ea , quan hệ này là đƣờng nằm ngang.
Chỉ tiêu này không những biểu thị thực vật có thiếu nƣớc hay không mà còn biểu thị mức độ thiếu nƣớc. Thực tế cho thấy khi S < 0,8 thì đồng ruộng tiểu mạch thiếu nƣớc, khi S > 0,8 thì bắt đầu bị hạn.
Các loại cây trồng có các thời kỳ sinh trƣởng khác nhau, cho nên mức độ mẫn cảm thiếu nƣớc cũng khác nhau. Do đó, tuỳ tình hình thực tế mà quy định chỉ tiêu hạn tƣơng ứng.