葉片和冠層溫度實際測量時對環(huán)境條件、規(guī)模和樣本量的敏感性研究
植物水分狀況的測量在農業(yè)應用中變得越來越重要，包括作物育種和灌溉管理。氣孔導度是植物生理學的重要組成部分，因為它通過蒸騰作用將植物生產力和水分流失聯(lián)系起來，其量化了葉片內部與周圍空氣之間通過氣孔進行的氣體交換速率，通常被用作量化植物生產力因供水不足或蒸發(fā)需求過多的限制程度指標。氣孔導度可由孔徑儀和紅外氣體分析儀直接測定，但在大規(guī)模測量時耗時耗力。葉片和冠層溫度已被廣泛用作植物水分狀況的替代量度，但受制于環(huán)境條件的影響，其在評估水分脅迫上有一定的局限性。因此，定量化分析其在不同條件下的敏感性變化與影響是有必要的。
2024年4月，Plant Phenomics 在線發(fā)表了University of California, Davis題為 Practical Considerations and Limitations of Using Leaf and Canopy Temperature Measurements as a Stomatal Conductance Proxy: Sensitivity across Environmental Conditions, Scale, and Sample Size 的研究論文。
本研究介紹了一項關于測量葉片和冠層溫度作為代替氣孔導度實際測量的考慮因素和局限性的研究成果。研究團隊首先量化了單片葉子溫度對環(huán)境條件變化的敏感性，其次量化了不同樹冠尺度上溫度對環(huán)境條件變化的敏感性，最后在不同基因型的高粱間進行了驗證研究。
研究結果表明，單片葉子的敏感度在高凈輻射通量、高VPD、低風速時和低氣孔導度時最高（圖1）。單層冠層的平均敏感度和單葉相似，樹冠的整體敏感度取決于上述結果中影響單葉的環(huán)境變量；在多層樹冠中，僅提取陽光照射的樹冠部分，其敏感度與單層冠層相似，而樹冠的陰影部分往往具有較低的敏感度（圖2）。在有利環(huán)境條件下可以區(qū)分不同基因型的高粱，過大的測量方向對區(qū)分不同基因型的高粱有著不利的影響，增加樣本量可以有利于區(qū)分不同基因型高粱（圖3）。
圖1葉片溫度對氣孔導度以及環(huán)境條件的敏感性
圖2不同冠層尺度下的葉片敏感度
圖3 不同基因型的高粱冠層熱成像
該文章系統(tǒng)探索了影響葉片和冠層溫度敏感性的因素，解釋和應用了不同尺度下葉片的敏感度變化，探討了樣本量和敏感度之間的權衡。這項研究有助于我們選擇合適的方案采集利用葉片和冠層溫度從而反應作物的水分情況。
論文鏈接：
https://doi.org/10.34133/plantphenomics.0169
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About Plant Phenomics
《植物表型組學》（Plant Phenomics）是由南京農業(yè)大學和美國科學促進會（AAAS）合作創(chuàng)辦的英文學術期刊，于2019年1月正式上線發(fā)行。采用開放獲取形式，刊載植物表型組學交叉學科熱點領域具有突破性科研進展的原創(chuàng)性研究論文、綜述、數據集和觀點。具體范圍涵蓋高通量表型分析的最新技術，基于圖像分析和機器學習的表型分析研究，提取表型信息的新算法，作物栽培、植物育種和農業(yè)實踐中的表型組學新應用，與植物表型相結合的分子生物學、植物生理學、統(tǒng)計學、作物模型和其他組學研究，表型組學相關的植物生物學等。期刊已被DOAJ、Scopus、PMC、EI和SCIE等數據庫收錄。科睿唯安JCR2022影響因子為6.5，位于農藝學、植物科學、遙感一區(qū)。2023年中科院期刊分區(qū)位于農林科學大類一區(qū)。2020年入選中國科技期刊卓越行動計劃高起點新刊項目、2024年入選江蘇科技期刊卓越行動計劃領軍期刊項目。
說明：本文由《植物表型組學》編輯部負責組稿。
中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。
撰稿：嚴鑫（南京農業(yè)大學）
排版：趙慶澤（南京農業(yè)大學）
審核：孔敏、王平
