研究揭示葉片暗呼吸與性狀和高光譜特征的關聯機制

葉片暗呼吸，即非光呼吸線粒體CO₂釋放，是森林生態系統碳循環中一個重要組成部分。在陸地生物圈模型中，它常通過葉片性狀（例如最大羧化能力、比葉質量、氮和磷濃度）來模擬。然而，這些關系在不同森林類型之間的有效性仍有待評估。此外，傳統的暗呼吸測量方法費時費錢費力，極大地限制了對葉暗呼吸的大規模調查及其驅動因素的理解。因此，開發一種高效、快速且準確的表征暗呼吸變異性的替代方法尤為重要。

針對上述問題，中國科學院植物研究所植被結構與功能研究組依托長白山、古田山、西雙版納的野外站，利用林冠塔吊觀測系統，研究了我國三個典型溫帶、亞熱帶和熱帶森林的冠層葉片暗呼吸變異性及其與其他葉性狀的關聯，并評估了葉片反射光譜作為一種優越的監測替代方案的有效性。研究結果表明，葉片鎂和鈣濃度在解釋跨森林類型葉片暗呼吸方面比模型常用葉片性狀（如比葉質量、氮和磷濃度）更為重要，但葉片性狀與葉片暗呼吸的關系較弱且因森林類型而異。盡管葉片性狀的多元關系提高了對暗呼吸的預測能力，但葉片高光譜能更準確地預測跨森林類型的葉片暗呼吸變異，并指出了導致暗呼吸變異的潛在因素。

研究結果揭示了與葉片暗呼吸相關的新性狀，對在過程模型中使用葉片性狀-暗呼吸關系預測暗呼吸變異性提出了挑戰，揭示了葉片高光譜特征作為監測暗呼吸的替代方法的潛力，對改善陸地植物呼吸過程建模、預測陸地生態系統碳循環過程有重要意義。

該研究成果于11月19日在線發表于國際學術期刊New Phytologist。植物所博士研究生吳灃槭為論文第一作者，嚴正兵研究員為通訊作者。香港大學吳錦助理教授、植物所蘇艷軍和劉曉娟研究員、清華大學王焓副教授、美國勞倫斯伯克利國家實驗室Alistair Rogers研究員、美國國家航空航天局Shawn P. Serbin研究員等參與了該項研究。美國加利福尼亞大學戴維斯分校Troy Sehlin Magney副教授受邀在New Phytologist期刊發文評論，重點推介該研究成果。研究得到植被與環境變化國家重點實驗室骨干人才項目和國家自然科學基金面上項目等資助。

文章鏈接：

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.20267

（植被與環境變化實驗室供稿）

依托林冠塔吊觀測系統揭示葉片暗呼吸與性狀和高光譜特征的關聯機制