一、气孔开合这件事，量得出来吗

叶片表面布着成千上万个小孔，每个孔由两个保卫细胞围成，中间那道缝就是气孔。孔张开，水汽往外走，二氧化碳往里进；孔闭上，两头都停。一株玉米一天蒸腾掉的水，能有好几升，全靠这些小孔控制。孔开多大，受光强、温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤水分五样东西摆布；同一片叶子，早上开得大，中午可能关起来，傍晚再开一次。这些变化发生在几分钟之内，靠肉眼看不出来，靠取样送实验室也追不上，只能用仪器在叶子上现场读。

直接量孔径要用显微镜，得撕表皮、做切片，一片叶只能看一个瞬间，还看不出动态。所以田间用的办法是间接测：量水汽从叶片里出来的快慢，再倒推气孔开度。这一路有三种做法。一是称重法，把整株或者离体叶放在天平上，看重量掉多快，准是准，可只能测整株，追不上单叶的变化。二是用气孔计，夹住一片叶，量进出叶室的水汽差，直接给蒸腾速率与导度。三是用光合仪，同时量二氧化碳与水汽，一次给出光合与蒸腾两个数。三种做法各有场合，做水分生理的课题，气孔计是常用的一台。

恒美智造的 HM-ZT20 走的是第二条路：把手柄与叶室做成一体，夹住叶片，按设定的流量通气，进出气的湿度差一读，蒸腾速率就出来了，再按叶温与气温算导度与阻抗。这个品类有几个叫法：按部件叫植物气孔计，按指标叫植物蒸腾测定仪，按速率叫植物蒸腾速率测定仪，说的是同一类机器。叫法不同，测的东西是一回事：一片叶在一个瞬间，往外丢了多少水，气孔开到了什么程度。测出来的是瞬时的数，不是这株植物的平均值；同一片叶，隔十分钟再测，数就变了。所以这类仪器讲究同一时刻、同一叶位、同一手法，三样统一，数才有可比性。恒美智造在资料开头就把这一条写明，怕的是有人拿一个数去代表一片地。

表1 气孔计与光合仪，测的不是一件事

表注：两台机器常一起用，一台管水，一台管碳；只想弄清丢水这件事，气孔计就够。

二、开路与闭路：两套算法

开路的意思是叶室不封死：大气以设定的流速从进气口进来，穿过叶室，从出气口出去。叶片在室内蒸腾，出气的湿度比进气高，两者的差值乘上流量，就是单位时间丢出去的水量，再除以叶面积，就是蒸腾速率。这条路接近自然状态，叶片一直在通气，不会因为室内积湿而改变自己的气孔行为；代价是气路必须严密，流量必须稳，进气口的湿度也得测准。气路漏一点，外面的干空气混进来，湿度差就被拉大，读数偏高，而且偏高得很隐蔽。

闭路的意思是叶室封住：不进气，只看室内湿度随时间往上爬的速率。叶片蒸腾，水汽在室内累积，湿度的上升斜率就是蒸腾强度。这条路省气，适合小叶片与低蒸腾的材料，比如干旱胁迫下的苗、针叶树的短枝；代价是时间要卡准，室内湿度一高，叶片自己的气孔就会收，测的时间越长，读数越不代表自然状态。所以闭路测一个点通常不超过两分钟，测完开室透气，等室内湿度回到起点再测下一个点。

两条路怎么选，看材料与目的。叶片大、蒸腾强、要接近自然状态的，走开路；叶片小、蒸腾弱、或者要测极短时间的响应，走闭路。同一批试验要固定一条路线，两条混着用，数就没法比。HM-ZT20 两种方式都做，切换在按键上完成，不必换机器；恒美智造在培训时会把两条路线各跑一遍，让用户自己看同一个叶片在两种方式下的读数差多少，看完再定用哪条。两条路线还有一个隐形的差别：开路的数据能直接折成田间的耗水量，闭路的不行。做灌溉的人用开路，做胁迫生理的人用闭路，各取所需。恒美智造在软件里给两条路线各留了一套计算模板，选哪条，模板自动跟着换。

表2 夹住一片叶之后的五个动作

表注：第三个动作是新手常错的一处；夹不严漏气，测出来的蒸腾偏高，还查不出原因。

三、蒸腾速率、导度、阻抗：三个数互相换算

蒸腾速率的单位是毫摩尔每平方米每秒，说的是每平方米叶面积每秒丢多少毫摩尔的水。这个数直观，也常被引用；一片玉米叶在晴天上午能到三到五，阴天掉到一上下，干旱胁迫时可能只剩零点几。它的好处是能直接换算成田间的耗水量：乘上叶面积指数、乘上时间，就是一亩地一天蒸腾掉多少水。做灌溉的人喜欢用这个数，因为它能对上水表。

气孔导度的单位是摩尔每平方米每秒，说的是水汽通过气孔的难易程度，数值越大越通。气孔阻抗的单位是秒每米，说的是挡的劲有多大，数值越大越挡。两者互为倒数，一个说通、一个说挡，指的是同一件事。为什么两个都留着？因为不同学科的习惯不一样：植物生理的文章常用导度，气象与水分平衡的文章常用阻抗，两边的公式都写好了，换算只差一个倒数。报数时写清是哪一个，别把导度当阻抗用，那会把结论整个反过来。

三个数之所以能互相算，是因为它们都建立在同一套气体交换方程上：水汽通量等于导度乘上叶内外水汽浓度差，而浓度差由叶温与气温的饱和水汽压决定。所以叶温测不准，导度就算不准；叶温差一度，饱和水汽压差好几个百分点，导度就跟着偏。这也是为什么这台机器要单独配一个叶片温度传感器，用 T 型热电偶贴在叶背，误差压到正负零点二度；叶室温度另有一个传感器，两处都准，换算才站得住。三个数的换算里还有一个易错处：单位。蒸腾用毫摩尔，导度用摩尔，中间差一千倍；有人直接把两个数相除，得出来的结果差三个数量级，自己还看不出来。恒美智造在打印格式里把单位一并打出来，看一眼就知道有没有错。

表3 三个数，互相算得出来

表注：导度与阻抗互为倒数，一个说通、一个说挡；报数时写清是哪一个，别混着用。

四、一个型号，三种叶室

叶室是夹住叶片的那只夹子，内腔的尺寸决定能夹多大的叶。HM-ZT20 配三种：一型内腔 30 乘 10 毫米，给禾本科的窄叶用，小麦、水稻、牧草的叶片宽度正好；二型 30 乘 20 毫米，是标配，多数阔叶作物与果树都能夹；三型 30 乘 30 毫米，给大叶植物用，烟草、向日葵、部分蔬菜的叶片要这一型才夹得下。三种叶室同一台手柄，换上就用，不必换机器。

换叶室这件事，新手容易图省事：手里只有二型，遇到窄叶也硬夹。硬夹的结果是叶室边缘压住了叶脉，中间鼓起一条缝，看着夹紧了，实际漏气；漏气的读数偏高，而且偏高得不规律，同一片叶测三次能出三个数。所以选型时要把自家作物的叶宽量一遍，按叶宽配叶室，宽叶配大室、窄叶配小室，宁可多配两只，也别硬夹。恒美智造在随机件里把三种叶室的适用叶宽印在标签上，贴在手柄侧面，换的时候看一眼就清楚。

叶室上盖覆的是一层高透光、非收缩的薄膜，作用有两个：让光进来，同时把室内与室外隔开；薄膜还能隔热，减少阳光直射带来的温升。薄膜被刺破、撕裂、或者被叶片的汁液弄脏，透光就下降，光强读数跟着偏低，气孔响应也就失真。所以膜是耗材，按季更换，破了随时换。叶室的夹持力度可以调，厚叶调松一点，薄叶调紧一点，调到不漏气又不压伤叶脉为止；这一条没有刻度，靠手感，培训时要让人自己调三次，调完测同一片叶，三个数接近了才算会。叶室还有一处要留意：装回去的时候密封圈要压正。密封圈歪一点，看着装上了，实际漏气；这种漏气难在查，因为外观完全正常。恒美智造在密封圈槽里做了一圈定位凸台，装偏了压不进去，靠手感就能发现。

表4 HM-ZT20 的关键几行

表注：四个传感器各管一段，叶室温、叶温、湿度、流量；哪个不准，读数就整条偏。

五、从夹叶到出数，五步

头一步是预热。开机之后不要马上夹叶，等叶室温度、湿度、流量三个读数都稳下来，通常五到十分钟。急着夹叶是新手常犯的错：机器刚上电，传感器还在追环境，这时候读出来的数带着漂移，看着是叶片在变，其实是机器在变。晴天从空调车裡搬到田头，温差十几度，预热时间还要拉长；恒美智造建议把机器先放在阴凉处放十分钟，再开机，比开机之后干等快。

第二步是选叶室、第三步是夹叶。按叶宽选好叶室，装上手柄，检查接口有没有异物；夹叶时把叶片平铺在室内，避开主脉，让叶片盖满整个内腔，边缘不留空。叶片盖不满，室内有一部分空着，蒸腾的水汽被稀释，读数偏低；这是与漏气相反的一种错，两种都不好查。夹好之后看流量读数，流量稳住了再往下走；流量跳，说明气路有漏或者泵在喘，先排除再测。

第四步是定流量，第五步是读数。流量在 0.2 到 1.2 升之间任意设定，分辨率 0.0001 升，测不同材料要选不同流量：蒸腾强的材料流量开大些，弱的开小些，让进出气的湿度差落在一个合适的区间。流量定好，等数值平稳三十秒到一分钟，再按键记录；刚夹上就抄数，读到的是过渡态。六按键可以设定日期、时间、测量间隔、采集次数、试验名称，做日变化时把间隔设成半小时，机器自动记，人只管换叶。五步走完，一个点大约二十分钟；做日变化六个时段，一个点一天要占一个小时，十个点就是十天。所以排测点要有取舍：材料多的，宁可选三个代表材料做全时段，别把二十个材料各测一次。恒美智造在方案里给过这个建议，多数用户试过一次就明白。

六、测出来的曲线怎么读

一个晴天的日变化曲线，通常长这样：清晨光弱，气孔刚开，蒸腾慢慢往上走；九点到十点光强上来，气孔开到接近满值，蒸腾到当天的头一个高点；中午光很强、温度高到，可蒸腾反而掉下来，这就是午休现象；下午三点之后回升，傍晚随光弱而下降，天黑前关闭。五个阶段各自对应一套生理过程，读曲线要一段一段读，不能只看峰值。峰值高不代表一天丢水多，午休深不深才是关键。

午休这件事，不同作物差别很大。玉米、高粱这类碳四作物，中午气孔收得少，曲线比较平；小麦、水稻这类碳三作物，中午容易收得深，曲线上出现一个明显的凹陷。凹陷的深浅与品种的抗旱性有关：同样干旱条件下，凹陷浅的品种，中午还能维持一定的蒸腾与光合，产量就稳；凹陷深的，中午基本停摆。育种单位做筛选，就看这一段；所以日变化的测点要密，中午前后要加密到每小时一次，不然凹陷被漏掉。

除了日变化，还有一条光响应曲线：把叶片夹住，用不同光强照，看蒸腾与导度怎么随光变。这条曲线能看出气孔对光的敏感程度，也能看出饱和点在哪里。做设施栽培的人喜欢用它：补光补到多少勒克斯才有效、遮阳遮到什么程度会限制作物，看这条曲线就明白。两条曲线加起来，一个说时间维度，一个说光强维度，合起来才是这片叶子的完整画像。恒美智造在资料里给了两条曲线的模板，横轴纵轴都标好，测完直接填。读曲线还要配一件事：把当时的天气记下来。晴、多云、阴，风力几级，前三天有没有下雨，这几行字比曲线本身还重要；同一个品种两年的曲线不一样，回头查记录，才知道是品种变了还是天气变了。恒美智造在记录表上留了天气栏，空着不算记完。

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