葉の蒸散量を測定する方法を学んでいる研究者から「気孔コンダクタンスを測定するだけで1枚の葉からの蒸散量を推定できるのか」と質問されることがあります。残念ながら、答えはノーです。この記事では、なぜそうなのか、そしてコンダクタンスの合計、つまり葉からの蒸散量を推定するために必要なことを説明します。
葉からの蒸散量（E）の計算は、式1で求められます。
ここで、gvは葉内部から空気中への蒸気の全コンダクタンス、Cvsは葉内部の蒸気濃度、Cvaは空気中の蒸気濃度です。
コンダクタンス項(gv)は、蒸散を求めるために必要ですが、実際には2つの変数の組み合わせです。空気中の水蒸気を大気中に移動させるには、気孔や葉のワックス状のクチクラだけでなく、空気自体も通過させる必要があります（図1参照）。
図1は、葉の気孔の拡大図です。水蒸気は青で、柵上柔細胞と海綿状葉肉細胞は緑色で示されています。葉の内部の水蒸気は、気孔を通って、またワックス状のクチクラを越えて葉の外側に移動することができます。しかし、ほとんどの場合（気孔が開いているとき）、水は気孔を通って大気中に移動します。これは、葉の気孔コンダクタンス（gvs）を介した水蒸気のコンダクタンスと呼ばれます。
葉の内側から大気中への水蒸気の移動を制限するのは、気孔とワックス状のクチクラだけではありません。葉の外側の空気も水蒸気の移動に抵抗します。これは空気の水蒸気コンダクタンス、または境界層コンダクタンス（gva）と呼ばれます。gvsもgvaも電気回路における抵抗のような働きをします。これらは水蒸気の動きに抵抗し、それらが組み合わさって（直列抵抗と呼ばれる）、葉の内部から大気中への水の移動を制限します。
気孔コンダクタンス
蒸散量を計算するには、コンダクタンス、つまり gvsとgvaを知る必要があります。気孔コンダクタンスを測定する場合の選択肢はそれほど多くありません。気孔コンダクタンスは計算することができません。推定することは可能ですが、良い方法ではありません。気孔コンダクタンス gvs を求めるには、リーフポロメーターを使用します。METER Group の SC-1 リーフポロ メーターはその一例です。
境界層コンダクタンス
コンダクタンス値 gva を求めるには、簡略化した工学方程式を使用します（式2）
式2において、空気の蒸気コンダクタンス（gva）は、葉上の風速を葉の特性寸法（d）で除したものの平方根（u）に定数（0.147）を乗じたものです。
- u = 葉を横切る風の速さ
- d = 葉の特性寸法（0.72w）。ここで、wは葉の幅
これらの値を取得するには、まず、風速計を使用して葉の横方向の風速を測定し、d の値を取得します。この場合、小型の風速計を使用する必要がありますが、測定は可能です。次に、葉の特性寸法を求めます (図 2)。これは、風の方向の葉の幅を測定し、定数 0.72 を乗じて行います。
これら 2 つの変数を取得したら、それらを使用して蒸気の空気へのコンダクタンス (gva) を推定することができます。
システムのコンダクタンス
gva と gvs を取得したら、これらのコンダクタンスを組み合わせて、システムのコンダクタンスの実際の値 (gv ) を取得できます。式 3 は、直列コンダクタンスを組み合わせる方法を示しています。
表面の蒸気濃度
gvが得られたので、式1に示す2つの蒸気濃度を計算する必要があります。
表面の水蒸気濃度は、葉の温度における飽和蒸気圧を空気の圧力で除した値に等しくなります（式4）。
これらの値を計算するのは簡単です。葉の温度における飽和蒸気圧は、Tetensの式（式5）で求めることができます。
ここで、bは17.502、cは240.97℃、Tは葉の温度です。この動画では、この計算をもう少し詳しく見ることができます。式6は、Paまたは空気の圧力を取得する方法を示しています。
ここで、A は葉の位置の高度です。
空気の水蒸気濃度
もう一つ必要な値はCva（式7）です。
ここで、(es) は方程式 5 を使用して求めた気温 (Ta) での飽和蒸気圧で、T は気温、hr は相対湿度です。相対湿度、気温、葉の温度を測定する必要があります。これらすべてを測定して計算したら、方程式 4 (Cvs) と方程式 7 (Cva) に代入するだけです。
CvsとCvaが分かれば、それらを式1に代入し、E（葉からの蒸散量）を求めることができます。
葉の蒸散量の測定方法：まとめ
葉の蒸散量を推定するには、式 (E = gv (Cvs – Cva) はシンプルですが、かなりの数の変数を測定する必要があります。
- Gvs – 気孔コンダクタンス（リーフポロメーター SC-1 を使用）
- TL - 葉の温度（赤外線温度センサー IRT を使用）
- Ta - 気温（複合型気象計測ユニット ATMOS 41 を使用）
- hr - 相対湿度（複合型気象計測ユニット ATMOS 41 を使用）
- A - 高度（インターネットで調べる）
- u - 風速* (m/s) （複合型気象計測ユニット ATMOS 41 を使用）
- w - 葉の幅（小さな定規を使用）
*注意：風速については、ATMOS 41 複合型気象計測ユニットを使用することができますが、葉の位置によって異なります。葉が地面の近くにあり、ATMOS 41が2mの位置にある場合、高さを補正する必要があります。測定する場所までの風速を推定する式があります。これは地表に近づくにつれて指数関数的に低下します。
キャノピー測定について詳しく学ぶ
研究者対象 葉面積指数（LAI）完全ガイド #1「葉面積指数の測定」
研究者対象 葉面積指数（LAI）完全ガイド #2「LP-80によるLAIの求め方、より詳しく知りたい方へ」
研究者対象 葉面積指数（LAI）完全ガイド #3「LAIについてもっと知ろう」