植物叶片温度测量方法

1、胖子瘦子体温大不同-叶片厚薄和叶温的关系一、 研究动机(前言) : 去年，学长们以马齿苋的睡眠运动为题参加科展，当时我们也参与其中，一起实验、研究等等。当时为了探讨睡眠运动是否可以减少体温散失，我们用自行设计的热敏电阻温度计去探测叶温，发现植物的体温是很有趣的主题，所以今年我们深入这个主题，想了解植物体温的各种现象及原理。 在生物课本第五章我们学到了动物有一套体温调节的方法，适应环境变化；那么植物是否也有类似的反应？我们知道出汗会带走体温，那么植物的蒸散是否也可以降温呢？ 这些疑问，让我们开始了此次研究！二、 目的:（一）探讨叶温变化的模式:在适温、高温、低温下的变化情形。（二）探讨叶的形态和

2、叶温的关系：叶面积(cm2/g)，气孔数(个/ cm2) ， 开放比(开放个数/总气孔数) （三）探讨蒸散作用和叶温的关系1、不同温度下的蒸散量及叶温的关系2、阻碍蒸散对叶温的影响。 三、 材料器具（一） 材料：选择叶片质地相同但厚度不同的叶片，厚叶植物以石莲花为代表，薄叶植物以凤仙花为代表。鳳仙花Impatiens tatemonii石蓮花Echeveria sp 123-RDGEVHEEEEEbbEcheveria sp Echeveria sp.Echeveria sp. （二） 器具1叶温测量：六线热电偶温度纪录器2蒸散量测量：将电子式温湿度计之温度传感器(SENSOR)取出.接上连接

3、线，做成SENSOR可接近特定部位的湿度计3其他：透明指甲油.复式显微镜.生长箱四、原理： 身體的熱 熱的產生 熱蒸散 （幅射 傳導），其中尤其以蒸散热的变化最大，影响体温也最大，而蒸散热和体内水量、体表面积及外界温度湿度关系密切，所以我们从叶子的表面积、气孔面积及改变环境温度等方向，找出他们和叶温的关系。五、 方法步骤：（一）叶温测量将两种植物放在相同的条件下(定温=生长箱.温度25；室温-阳台)各选取一片叶片(将叶片和光源，风扇的距离、角度调整到相似地步)，凤仙花以A代表，石莲花以B代表，将热电偶线用透明胶带固定在下表皮(靠近叶片中央部分)开启纪录器.连续纪录48hr，另将凤仙花及石莲花之

4、叶片摘下(以A.B代表)同时测量下表皮的温度作为对照.所有实验重复三次.求平均值（二）蒸散量测定将待测叶片以7cm*10cm*0.01cm之塑料袋套住.并将SENSOR置于袋中间.先纪录初始湿度(X%)，5分钟后纪录湿度的改变。（如湿度由50变为70，则以20表示蒸散量）（三）叶面积(cm2/g)将待测叶片选中段部分.以刀片切下迅速用天秤秤出重量.再用”描图”方式.算出叶面积.求出(cm2/g)4、气孔数(个/ cm2)，气孔开放比(开放个数/总气孔数)用透明指甲油于叶片之待测部位，涂上薄薄一层膜，待干后以针挑下薄膜置于已滴一滴水之载玻片上（保持平整），盖上盖玻片，成玻片标本，将此玻片标本置于

5、复式显微镜下检查气孔数；利用测为气量出每一视野的面积再除以气孔数，得到(个/ cm2)；总气孔数除以开放之气孔数得到开放比(开放个数/总气孔数)溫度計溼度計葉溫測量溼度測量 实验一：叶温变化的模式 （一）步骤：1选取适当的叶片分别标为(A、B、A、B)，另一组（C）为室温，连上热电偶线， 2将植株移入生长箱，箱内温度分别调为25、35、10。3开动温度纪录器，连续纪录温度48小时。（二）结果 以下数据A代表正常的凤仙花，A代表摘下的凤仙花，B 代表正常的石莲花、B代表摘下的石莲花1：(25)16200040812162000040812A23.122.322.322.322.322.022.3

6、22.022.222.322.222.5A22.622.322.622.322.322.522.622.222.322.322.322.5B23.923.423.523.623.623.422.722.322.422.522.522.7B22.622.322.622.322.322.522.622.222.322.322.322.5C24.123.923.924.023.924.324.323.823.923.923.924.4 2：(35)16200040812162000040812A33.834.234.034.133.933.933.933.934.134.034.234.3A34.0

7、34.334.234.634.734.734.334.334.334.334.834.7B33.734.133.934.134.234.234.034.034.034.034.334.4B34.334.434.334.534.734.734.334.434.434.434.634.63： (10)16200040812162000040812A9.811.210.99.811.810.79.911.211.010.09.810.8A11.512.011.211.312.611.811.512.111.911.811.211.6B10.811.211.310.611.711.210.711.31

8、1.710.910.311.2B11.311.211.611.011.911.511.311.311.211.210.811.2图一之1在定温(25度)环境下叶温变化模式图一之 2在定温(35度)环境下叶温变化模式图一之 3在定温(10度)环境下叶温变化模式（三）讨论: 1在适温的情形下：（1） 摘下的凤仙花和石莲花叶温曲线几乎重迭（A= B），而且比室温低约1.5，即两种叶片材质相似，处于一稳定环境热度传导相似。（2） 凤仙花在放入生长箱4小时内，叶温即降到比室温低约1.5，此后一值维持这个温度，而且正常组和摘下组也几乎相同：即凤仙花的叶温随气温快速变化。（3） 石莲花正常组的温度高于摘下组

9、（BB），但低于室温；放入生长箱的前16小时正常组比摘下组高1左右，之后则两组曲线接近，表示石莲花随气温改变体温的速度较慢。 2在高温的情形下：（1） 两种植物的摘下组温度曲线仍相当吻合（A= B），表示确为材质相近的叶片。（2） 正常组比摘下组低约0.5度（AA）即叶片有降低叶温的现象。（3） 正常组叶温：白天时，凤仙花叶温低于石莲花（AB），表示凤仙花在白天时，有降低叶温的活动，推测为气孔开放，增加蒸散的附带效应。所以将观察气孔开闭及蒸散量来证实。3在低温的情形下：（1） 摘下组的凤仙花高于石莲花（AB），而且比生长箱温度高，这是首次出现两条曲线不吻合的情形，表示在低温下两者散热情形不同，

10、且石莲花叶片材质散热较快。（2） 正常组凤仙花比摘下组低1.5（AB）， 经思索实验过程，发现做这个实验时，为了固定电偶线的方便性，变通为只将凡士林涂在上表皮，而测量下表皮叶温，可能使原来应从上表皮蒸散的水分，改从下表皮蒸散，使下表皮蒸散量反而增加，造成叶温下降；之前我们在练习实验技术时，也曾涂下表皮而测上表皮叶温，也发现有叶温下降的现象。 2蒸散量变化（1） 在25时、白天凤仙花单位面积的蒸散量约为石莲花的数十倍，清晨时差距较小，这证明我们在叶面积、气孔数测量后所做的推论是正确的-凤仙花因叶面积、气孔数多，蒸散量一定远大于石莲花。凤仙花白天的蒸散量大于夜晚，石莲花则白天蒸散量略低于傍晚，这结

11、果也符合前面对气孔开闭的观察（2） 由于实验时还未借到生长箱，只好用照光的方式提高温度，意外发现石莲花在照光6小时后，正好是夜晚24时，此时气孔是开放的，判断蒸散应该很旺盛，测量结果蒸散量反而降低，我们推断照光也许使气孔闭合了，经检查气孔发现确实已闭合，原来石莲花的气孔在晚上开放不是规律性而是受光线操控的；同时更证实气孔开放对蒸散的影响力。（3） 在下表皮涂上凡士林后蒸散量都降低了，可知下表皮确为水分蒸散的主要场所；未涂凡士林的凤仙花在照光后，蒸散作用快速进行，在2分钟内即已超过湿度计能测量的最高湿度；而在照光18小时后蒸散反而降低了，推测是叶内含水量已降低，不利蒸散进行。（4） 两种植物的蒸

12、散量都是35时大于25，表示高温使蒸散加速进行，凤仙花在放进35箱内6小时后，即呈现叶片下垂的现象，经补充水分，4小时后，又恢复原来的样子，而她的蒸散量也快速增加：水分在凤仙花体内快速运输移动。（5） 10时石莲花的叶温蒸散量变化都超出我们的假设，我们原来假设在叶片上涂凡士林可减少水分蒸散，所以叶温应较高，这个假设对其他几个实验都符合，只有此组，蒸散量增加叶温也下降，我们很难解释这个结果不知是否实验时的错误？3其他（1）本来我们设计用相同大小的塑料袋，套住待测的叶片，测量5分钟内蒸散出来的水气，但是实作之后发现一片石莲花在5分钟内蒸散出的水量极微少，甚至看不出湿度的变化，所以改为多片石莲花（一

13、整株约为14片）一起测量，而以单位面积单位时间内水量的改变来表示。（2）使用改装的电子式湿度计来测蒸散量能很方便准确快速得到结果比氯化亚钴好用得多。五、 结论（一） 凤仙花的叶温和气温差距小，而且叶温变化速度大，高温时叶片具有蒸散作用，以降低叶温，低温时则不具升高叶温的现象，所以凤仙花应适合温暖有水的环境，不适合干燥或低温地区。（二） 石莲花的叶温和气温差距较大而且叶温上升下降速度较小。（三） 叶片越薄，表面积越大，吸热散热速度越快所以体温变化大，所以石莲花叶温变化比凤仙花快；凤仙花的气孔只位于下表皮，气孔数多而且于白天开放；石莲花气孔分布于上下表皮，气孔数少而且于夜间开放，或在照光时闭合；此种植物较能节省水分适合生存于干旱地区。（四） 薄叶植物比厚叶植物蒸散量大；蒸散看似浪费水份但植物需藉蒸散作用以降低叶温，维持正常机能，所以蒸散作用在生理上有重要意义。（五） 在上次科展中，我们以克难的方式发展出用热敏电阻测叶温的方法，竟意外引起农试所黄博士的兴趣，并主动提供更好用，精密的的热电偶温度记录器，所以我们才能更进一步对叶温作探讨，这种热心指导后辈，资源共享的精神与做法真是令人感动。上次的实验中我们曾经利用氯化亚钴试纸来测蒸散量，但不够准确而且不易量化，我们一直