Plant Phenomics | 叶片和冠层温度作为代替气孔导度实际测量的考虑因素和局限性:对环境条件、规模和样本量的敏感性

学术   2024-06-19 10:14   江苏  

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植物水分状况的测量在农业应用中变得越来越重要,包括作物育种和灌溉管理。气孔导度是植物生理学的重要组成部分,因为它通过蒸腾作用将植物生产力和水分流失联系起来,其量化了叶片内部与周围空气之间通过气孔进行的气体交换速率,通常被用作量化植物生产力因供水不足或蒸发需求过多的限制程度指标。气孔导度可由孔径仪和红外气体分析仪直接测定,但在大规模测量时耗时耗力。叶片和冠层温度已被广泛用作植物水分状况的替代量度,但受制于环境条件的影响,其在评估水分胁迫上有一定的局限性。因此,定量化分析其在不同条件下的敏感性变化与影响是有必要的。

2024年4月,Plant Phenomics 在线发表了University of California, Davis题为 Practical Considerations and Limitations of Using Leaf and Canopy Temperature Measurements as a Stomatal Conductance Proxy: Sensitivity across Environmental Conditions, Scale, and Sample Size 的研究论文。


研究介绍了一项关于测量叶片和冠层温度作为代替气孔导度实际测量的考虑因素和局限性的研究成果。研究团队首先量化了单片叶子温度对环境条件变化的敏感性,其次量化了不同树冠尺度上温度对环境条件变化的敏感性,最后在不同基因型的高粱间进行了验证研究。


研究结果表明,单片叶子的敏感度在高净辐射通量、高VPD、低风速时和低气孔导度时最高(图1)。单层冠层的平均敏感度和单叶相似,树冠的整体敏感度取决于上述结果中影响单叶的环境变量;在多层树冠中,仅提取阳光照射的树冠部分,其敏感度与单层冠层相似,而树冠的阴影部分往往具有较低的敏感度(图2)。在有利环境条件下可以区分不同基因型的高粱,过大的测量方向对区分不同基因型的高粱有着不利的影响,增加样本量可以有利于区分不同基因型高粱(图3)

图1 叶片温度对气孔导度以及环境条件的敏感性

图2 不同冠层尺度下的叶片敏感度


图3 不同基因型的高粱冠层热成像


该文章系统探索了影响叶片和冠层温度敏感性的因素,解释和应用了不同尺度下叶片的敏感度变化,探讨了样本量和敏感度之间的权衡。这项研究有助于我们选择合适的方案采集利用叶片和冠层温度从而反应作物的水分情况。

论文链接:
https://doi.org/10.34133/plantphenomics.0169

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About Plant Phenomics

《植物表型组学》(Plant Phenomics)是由南京农业大学和美国科学促进会(AAAS)合作创办的英文学术期刊,于2019年1月正式上线发行。采用开放获取形式,刊载植物表型组学交叉学科热点领域具有突破性科研进展的原创性研究论文、综述、数据集和观点。具体范围涵盖高通量表型分析的最新技术,基于图像分析和机器学习的表型分析研究,提取表型信息的新算法,作物栽培、植物育种和农业实践中的表型组学新应用,与植物表型相结合的分子生物学、植物生理学、统计学、作物模型和其他组学研究,表型组学相关的植物生物学等。期刊已被DOAJScopusPMCEISCIE等数据库收录。科睿唯安JCR2022影响因子为6.5,位于农艺学、植物科学、遥感一区。2023年中科院期刊分区位于农林科学大类一区2020年入选中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目、2024年入选江苏科技期刊卓越行动计划领军期刊项目。


说明:本文由《植物表型组学》编辑部负责组稿。

中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。

撰稿:严鑫南京农业大学)
排版:赵庆泽(南京农业大学)

审核:孔敏、王平

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植物表型组学
《植物表型组学》(Plant Phenomics)是南京农业大学主办的英文学术期刊,刊载植物表型组学交叉学科热点领域具有突破性科研进展的原创性研究论文、综述、数据集和观点。
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