植物葉片溫度研究獲新進(jìn)展

　　隨著全球變暖，植物的熱適應(yīng)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。葉片溫度直接決定了植物所處的微環(huán)境。人們通常用氣溫來判斷植物的生長(zhǎng)環(huán)境，然而即使在相同氣溫下，植物的葉片溫度也可能有很大差異，因此研究植物葉片溫度的差異及其機(jī)制，有助于準(zhǔn)確了解植物所處的微環(huán)境，深入認(rèn)識(shí)植物的熱適應(yīng)。此前對(duì)葉片溫度影響因子的研究大多針對(duì)某個(gè)性狀或某幾個(gè)性狀，然而除了蒸騰以外，很多物理性狀，如葉片大小、形狀、物性、解剖結(jié)構(gòu)以及光學(xué)特性等都會(huì)對(duì)葉片溫度產(chǎn)生影響。某一個(gè)或幾個(gè)葉片性狀并不能完全決定葉片的溫度，不能全面認(rèn)識(shí)葉片溫度的調(diào)控機(jī)制。

　　中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園樹木年輪與環(huán)境變化研究組副研究員林華及其同事以種植在相同環(huán)境下的20種元江干熱河谷冠層優(yōu)勢(shì)植物和18種熱帶雨林冠層優(yōu)勢(shì)植物為研究對(duì)象，利用紅外熱像儀對(duì)植物葉片的溫度進(jìn)行研究，并摸索出了“三溫法”（葉片溫度-無蒸騰葉片溫度-參考葉片溫度），成功對(duì)葉片物理溫度效應(yīng)和蒸騰溫度效應(yīng)進(jìn)行了原位測(cè)量和分離。研究發(fā)現(xiàn)，相同環(huán)境下，元江干熱河谷地區(qū)的植物葉片溫度普遍低于熱帶雨林植物；干熱河谷地區(qū)的植物葉片較小，反射率較高，吸收率較小，總的物理降溫效果優(yōu)于熱帶雨林植物。水分缺乏的時(shí)候，物理降溫在一定程度上緩解了高溫對(duì)葉片的脅迫；另一方面，干熱河谷地區(qū)的植物蒸騰速率普遍高于熱帶雨林植物，蒸騰降溫較熱帶雨林植物高，在葉片解剖結(jié)構(gòu)上也表現(xiàn)出更大的葉脈密度和氣孔面積指數(shù)（氣孔長(zhǎng)度×氣孔數(shù)量）。即使在雨季，元江干熱河谷地區(qū)的溫度也可能超過40°C，高效的蒸騰降溫保證了光合作用的順利進(jìn)行，使這些植物以更高的光合速率盡可能多地合成干物質(zhì)以彌補(bǔ)生長(zhǎng)季較短的不足。

　　該研究揭示了不同來源地植物葉片對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)策略，體現(xiàn)了氣體交換與植物葉片熱力調(diào)節(jié)的協(xié)同進(jìn)化，加深了人們對(duì)植物熱適應(yīng)的認(rèn)識(shí)。

　　該研究成果以 Stronger cooling effects of transpiration and leaf physical traits of the plants from a hot dry habitat than from a hot wet habitat為題，發(fā)表在Functional Ecology 雜志上。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（31200307），云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（2013FB078）以及中科院國(guó)際人才計(jì)劃（2016VBA036）的支持。研究過程中得到元江生態(tài)站和版納生態(tài)站的大力支持。

相同環(huán)境下，干熱河谷植物（HD）和熱帶雨林植物（HW）的葉片紅外溫度圖像

相對(duì)參考葉片的溫度差異