葉片和冠層溫度實(shí)際測(cè)量時(shí)對(duì)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(cè)量在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中變得越來越重要，包括作物育種和灌溉管理。氣孔導(dǎo)度是植物生理學(xué)的重要組成部分，因?yàn)樗�通過蒸騰作用將植物生產(chǎn)力和水分流失聯(lián)系起來，其量化了葉片內(nèi)部與周圍空氣之間通過氣孔進(jìn)行的氣體交換速率，通常被用作量化植物生產(chǎn)力因供水不足或蒸發(fā)需求過多的限制程度指標(biāo)。氣孔導(dǎo)度可由孔徑儀和紅外氣體分析儀直接測(cè)定，但在大規(guī)模測(cè)量時(shí)耗時(shí)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(píng)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(xiàng)關(guān)于測(cè)量葉片和冠層溫度作為代替氣孔導(dǎo)度實(shí)際測(cè)量的考慮因素和局限性的研究成果。研究團(tuán)隊(duì)首先量化了單片葉子溫度對(duì)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(duì)環(huán)境條件變化的敏感性，最后在不同基因型的高粱間進(jìn)行了驗(yàn)證研究。

研究結(jié)果表明，單片葉子的敏感度在高凈輻射通量、高VPD、低風(fēng)速時(shí)和低氣孔導(dǎo)度時(shí)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(jié)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(cè)量方向?qū)�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(duì)氣孔導(dǎo)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(yīng)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(quán)衡。這項(xiàng)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(yīng)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(xué)》（Plant Phenomics）是由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和美國科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）合作創(chuàng)辦的英文學(xué)術(shù)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(xué)交叉學(xué)科熱點(diǎn)領(lǐng)域具有突破性科研進(jìn)展的原創(chuàng)性研究論文、綜述、數(shù)據(jù)集和觀點(diǎn)。具體范圍涵蓋高通量表型分析的最新技術(shù)，基于圖像分析和機(jī)器學(xué)習(xí)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(nóng)業(yè)實(shí)踐中的表型組學(xué)新應(yīng)用，與植物表型相結(jié)合的分子生物學(xué)、植物生理學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、作物模型和其他組學(xué)研究，表型組學(xué)相關(guān)的植物生物學(xué)等。期刊已被DOAJ、Scopus、PMC、EI和SCIE等數(shù)據(jù)庫收錄�？祁Ｎò睯CR2022影響因子為6.5，位于農(nóng)藝學(xué)、植物科學(xué)、遙感一區(qū)。2023年中科院期刊分區(qū)位于農(nóng)林科學(xué)大類一區(qū)。2020年入選中國科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃高起點(diǎn)新刊項(xiàng)目、2024年入選江蘇科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃領(lǐng)軍期刊項(xiàng)目。

說明：本文由《植物表型組學(xué)》編輯部負(fù)責(zé)組稿。
中文內(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準(zhǔn)。
撰稿：嚴(yán)鑫（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)）
排版：趙慶澤（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)）
審核：孔敏、王平