如何正确操作何得到总导度从而估算叶片的蒸腾量

曾有正在学习如何测量叶片蒸腾作用的人发来问题：是否可以仅通过测量单片叶子的气孔导度来估算其蒸腾作用？很遗憾，答案是：No。本文将说明如何正确操作，以及如何得到总导度，从而估算叶片的蒸腾量。

叶片蒸腾速率（E）的计算公式如下：

 

其中：
g_v 是叶片内部水蒸气进入空气的总导度，
C_vs 是叶片内部水蒸气的浓度，
C_va 是空气中水蒸气的浓度。

得到总导度g_v就可以计算蒸腾速率，g_v是两个变量的组合，要将水蒸气从叶片内部空气转移到大气中，不仅需要将水通过叶片的气孔和蜡质层，还需要通过空气本身(图1)。

图1显示了叶片上单个气孔的放大图。水蒸气用蓝色表示。绿色部分为栅栏薄壁细胞和海绵状叶肉细胞。叶片内部的水蒸气可以通过气孔和蜡质层移动到叶片外部。这就是水蒸气通过叶片气孔的导度，被称为“气孔导度g_vs”。
气孔和蜡质层并不是限制水蒸气从叶片内部进入空气的独有因素。叶片外部的空气也会阻止水蒸气的流动，即空气中水蒸气的导度，也叫边界层导度(g_va)。g_vs和g_va就像是电路中的电阻。它们会抵抗水蒸气的运动，并联合起来限制水分从叶片内部移动到大气中。

为了计算蒸腾速率，你需要知道g_vs和g_va。气孔导度的获得并没有太多选择，它无法计算得到，虽然估算可行，但这并不是一个好的方法，因此需要有一台可以直接测量气孔导度的设备，图2即为可以测定得到叶片气孔导度的SC-1稳态气孔计。

一个简单的公式得到g_va，如下：

在公式2中，空气中水蒸气的导度g_va等于常数0.147乘以穿过叶片的风速u和叶片的特征尺寸 d 比值的平方根。

• u：穿过叶片的风速，由测量得到
  d：叶片的特征尺寸，等于0.72 w（其中w是叶片的宽度，由测量得到）

要获得u这个值，就需要测量叶片上的风速。这种情况小型风速计可能更适合。接下来获取叶片的特征尺寸（图3）。测量叶片在风向上的宽度，然后乘以一个常数0.72。

 

得到这两个变量，就可以用它们来计算水蒸气对空气的导度g_va。

得到g_va和g_vs后，将两者结合，计算出总导度（g_v）。公式3显示了如何整合边界层导度和气孔导度。

 

已经通过计算得到了g_v，接下来还需要获得公式1中提到的两种水蒸气的浓度。
叶片内部水蒸汽浓度等于叶片温度下的饱和蒸汽压除以大气压(公式4)。

 

这两个值都很容易计算。叶片温度下的饱和蒸汽压由Tetens公式(公式5)给出。

式中
b 为17.502，
c 为240.97 ℃，
T_L 为叶温。

公式 6显示了如何获得大气压P_a，

 

其中A是海拔高度。

C_va 的计算公式如下：

e_s 是用公式5计算的在空气温度T_a下的饱和蒸汽压，

T_a 是空气温度，由测量得到，
h_r 是相对湿度，由测量得到。
把它们代入公式4 (C_vs)和公式7 (C_va)即可得到C_vs和C_va，再将它们代入公式1，解出蒸腾速率E。

尽管公式 E = g_v(C_vs - C_va)很简单，但是要估算叶片蒸腾，需要测量相当多的变量。

g_vs —气孔导度（SC-1）
T_L —叶片温度（IRT）
T_a —空气温度（ATMOS41）
h_r —相对湿度（ATMOS41）
A —海拔高度（测量或查询）
u —风速m/s（ATMOS41）
w —叶片宽度（尺子）

整个测量及计算过程总结如下图：

请注意：获取风速这一参数，可以使用ATMOS41气象站，但这取决于叶片的位置。如果叶片靠近地面， 而ATMOS41位于2米处，就必须对高度进行校正。有公式可以用来推算降至目标位置的风速。当接近地面时，风速会呈指数递减。