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热浪下不同气候带植物叶片的热力安全阈值

发布时间:2021-12-17
来源:科技外事处

   随着极端气候强度和频度的增加,人们对于森林生态系统抵御极端气候的能力日益关注。传统观点认为,植物的耐热性越强,在极端高温下越安全。但对于植物叶片来说,不同物种在相同环境下,叶片温度会有很大差异,耐热性强的物种,有可能叶片温度也高。而叶片耐受的极端温度与叶片温度的差值才能反映植物的热力安全阈值。人们对于动物的热力安全阈值已经有大量研究,而对于植物的热力安全阈值研究才刚刚起步。

  2019年云南省遭遇50年一遇的高温干旱,版纳植物园树木年轮与环境演变研究组林华研究员带领学生在此次热浪最高温时,对云南省的元江干热河谷植被、西双版纳热带雨林、哀牢山亚热带常绿阔叶林以及丽江温带针阔混交林的顶层优势树种的叶片温度、耐热性以及叶片的形态、光学、物性和生理性状进行了系统研究。结果表明,元江干热河谷的冠层植物叶片已达到热力耐受的极端温度,热力安全阈值表现为:元江干热河谷植物 < 热带雨林植物 < 亚热带常绿阔叶林植物 = 温带针阔混交林植物。但耐热性却呈现相反的趋势:元江干热河谷植物 = 热带雨林植物 > 亚热带常绿阔叶林植物 > 温带针阔混交林植物。由此可见,耐热性并不能反映植物的热力安全。但是叶片最高温与热力安全阈值呈现高度负相关,而叶片温度可以通过红外热像仪实时监测,这为我们提供了一种实时监测植物热力安全的新思路。为了减少工作量,前人常用当地最高气温来计算植物叶片的热力安全阈值,这不会改变样地平均值之间的排序,但是会高估叶片的热力安全阈值,而且在越冷的森林中高估越严重,在同一森林中,叶片温度越高高估越严重。 

  相关研究结果以Thermal safety margins of plant leaves across biomes under a heatwave为题,发表在Science of the Total Environment上。 

1. 耐热性、最高叶片温度、热力安全阈值四个森林间的差异


2. 最高叶片温度与叶片热力安全阈值的关系(1);用气温计算热力安全阈值的误差与最高叶片温度之间的关系(2)

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