LI-6800应用案例 |【New Phytologist】Z 优化理论解释了植物夜间的气孔响应

原文以 Optimization theory explains nighttime stomatal responses 为标题发表在New Phytologist（IF=8.512）上。
作者 |   Yujie Wang, William R. L. Anderegg, Martin D. Venturas等 
翻译 | 子毅

在植物物种和群落尺度上，都能观测到夜间蒸腾作用。这一过程会显著影响quan球尺度上的水、碳以及能量收支。

然而，这其中还有一些未解之题：植物夜间蒸腾失水的意义是什么？如何在大尺度上通过模型对其进行模拟？

研究者们假设：植物会在夜间优化叶片的扩散导度（Leaf Diffusive Conductance，gwn），从而在白天光合作用效益（Daytime Photosynthetic Benefits）和夜间蒸腾作用效益（Nocturnal Transpiration Benefits）之间实现平衡。

在夜间，蒸腾失水会降低叶温，减弱植物在夜间的呼吸消耗，这是夜间蒸腾作用的“收益”（Nighttime Benefits）；另外，夜间蒸腾作用引起植物失水，这会造成植物白天光合碳同化量的下降，这是夜间蒸腾作用的“成本”（Nighttime Costs）。

研究者们测量了水桦幼苗（Betula occidentalis）夜间的气孔响应，并验证了相关模型。

数据显示，随土壤变干、空气CO₂浓度升高、空气湿度增大、叶片温度降低、叶片呼吸速率下降，水桦叶片的扩散导度（Leaf Diffusive Conductance，gwn）会减小。

模型能很好预测叶片的所有这些响应（除了gwn 的空气湿度响应之外）。

研究结果显示，日落后gwn 的缓慢下降，与叶片呼吸作用减弱有关。

将zui优夜间蒸腾模型与白天气孔优化方法结合，可定量预测夜间的蒸腾速率。

LI-6800高级光合-荧光测量系统在本研究中的作用

LI-6800高级光合-荧光测量系统

选择12株水桦苗，6株被用于研究植物气孔对土壤干旱的响应（干旱处理），6株被用于研究植物气孔对空气CO2浓度Ca、饱和水汽压亏缺VPD 以及温度的响应（充分灌溉处理）。为确保稳定的夜间气体交换测量，日落后，测试种苗从玻璃温室转移到实验室，控制实验室温度~25℃。在23:00到次日凌晨04:00之间，使用LI-6800高级光合-荧光测量系统测量叶片的气体交换参数。测量完成后，种苗再次转移回玻璃温室。详细测量步骤请参见原文。

原文中的部分数据图