《Plant Signaling & Behavior》：Plant electrophysiological responses to drought and their association with live fuel moisture and flammability in Salvia rosmarinus
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活燃料水分含量（LFMC）是决定活燃料可燃性的关键因素，然而其破坏性及不连续的测量方式限制了高时间分辨率监测。本研究评估了在自然干旱条件下，叶片电位能否作为LFMC及可燃性相关性状的非侵入性替代指标。研究人员于2025年2月至7月，对地中海灌木群落中的迷迭香（
活燃料水分含量（LFMC）是决定活燃料可燃性的关键因素，然而其破坏性及不连续的测量方式限制了高时间分辨率监测。本研究评估了在自然干旱条件下，叶片电位能否作为LFMC及可燃性相关性状的非侵入性替代指标。研究人员于2025年2月至7月，对地中海灌木群落中的迷迭香（Salvia rosmarinus）个体每周监测叶片和树干电位，同时每两周评估LFMC、精油产量、脂肪酸组分及基于实验室的可燃性指标——引燃时间、燃烧持续时间和火焰高度。叶片电位与LFMC呈强相关（R2=0.64，p<0.001），随季节性干旱诱导的植物脱水而下降。高温和低降雨时期降低了LFMC和电位，同时伴随引燃时间缩短，在最干旱期间降至约20–30秒。基于引燃时间、燃烧持续时间和火焰高度的观测变化，研究人员确定了三个经验性LFMC响应区，叶片电位密切追踪植物水分状态和可燃性转变。这些结果表明，植物电生理学可能为活燃料水分状态和季节性可燃性动态提供有前景的非侵入性指标，与常规LFMC、气象和遥感方法结合时，在野火风险监测中具有潜在应用价值。
**论文解读：迷迭香干旱响应的电生理信号与活燃料水分及可燃性的关联研究**
**研究背景与科学问题**
地中海气候以干季与年度气温峰值重叠为特征，使植被高度易燃，夏季野火频发。历史上，传统农林牧复合经营维持了景观破碎化，从而降低了火灾风险。然而，自20世纪中期以来，农村人口大规模外迁导致地中海盆地废弃农田植被恢复，演替过程常使迷迭香（*Salvia rosmarinus*）等灌木成为优势种，尤其在石灰岩土壤上。这种景观均质化，加之气温升高和人类活动增加，使火灾频率和过火面积显著上升。当前野火风险评估主要依赖火险天气指数（Fire Weather Index，FWI），该指数以气象变量为核心，但忽略了植被类型、结构、生理状态和燃料水分含量等关键因素，限制了预测精度。活燃料水分含量（LFMC）虽被广泛用作植被状态指标，但其传统测量方法具有破坏性、不连续且时间分辨率低。遥感技术虽能实现景观尺度LFMC制图，但存在空间分辨率粗糙、大气干扰和植被异质性引入的不确定性等问题。植物电生理信号源于离子流、膜极化和木质部水力导度的复杂相互作用，可反映植物整合的生理状态，有望成为连续、精细尺度监测燃料动态的生物代理指标。迷迭香具有显著的生理可塑性，其水合状态和代谢活动随降雨和极端高温事件呈现快速季节性波动，是检验电生理信号能否可靠反映水分状态和可燃性短期动态的理想模型。本研究旨在探究电生理信号在自然干旱条件下能否作为迷迭香活燃料水分状态和可燃性的非侵入性高分辨率指标。
**研究内容与主要技术方法**
研究人员在地中海灌木群落中，选取西班牙瓦伦西亚Riba-roja de Túria（39°32'14"N 0°32'51"W）处一处废弃农田自然恢复地块，于2025年2月至7月对四株迷迭香个体进行监测。每周在中午12:00左右测量叶片和树干电位，使用非极化铂电极作为接地参考，不锈钢螺旋电极和手术级不锈钢夹电极分别用于树干和叶片测量。每两周采集新鲜枝条样本，进行实验室分析：LFMC通过90°C烘干24小时后的重量差计算；精油采用Clevenger装置水蒸气蒸馏2小时提取，产率以毫升/克鲜重表示；脂肪酸含量采用Soxhlet提取法（石油醚为溶剂）测定；可燃性测试使用500W石英辐射加热器（表面温度约600°C，辐射功率7 W·cm
?2），以丁烷火焰为点火源，记录引燃时间、燃烧持续时间和最大火焰高度。气候数据来自附近经瓦伦西亚气象协会（AVAMET）审核的气象站，包括气温、降水和相对湿度。统计分析采用R软件（v4.5.1），包括LOESS平滑趋势拟合、Pearson相关分析和线性回归模型。
**研究结果**
**季节动态与电生理信号**：叶片和树干电位在冬末春季达到峰值（叶片约0.45–0.55 V，树干0.30–0.40 V），随气温升高和降雨减少从5月末逐渐下降，7月降至最低（0.20–0.30 V）。7月降雨事件后，电位迅速回升，从0.15 V升至0.35 V以上，表明电信号对植物水合状态短期变化敏感。
**可燃性指标与生理性状**：引燃时间在春季为60–75秒，夏季干旱期急剧降至约20–30秒，7月降雨后回升至40秒以上。燃烧持续时间从春季约15–25秒增加至夏季约20–25秒，峰值出现在6–7月高温少雨期。火焰高度保持相对稳定（18–22 cm）。LFMC从冬末约170%下降至7月中旬低于70%，降雨后迅速恢复至120%以上。精油产率从3月0.5%（w/w）持续增加至7月中旬峰值约1.2%（w/w），与LFMC最小值同期。脂肪酸产率稳定在0.1%–0.2%（w/w），无显著季节趋势。
**可燃性响应区与水分梯度**：基于LFMC观测值，研究人员划分了三个经验性响应区：高LFMC（>120%）、中等LFMC（80–120%）和低LFMC（≤80%）。高LFMC下引燃时间稳定在65–70秒，燃烧持续时间和火焰高度呈双相模式；中等LFMC下引燃时间显著下降，燃烧持续时间和火焰高度增加；低LFMC下引燃时间稳定在20–30秒（约为湿润条件的三分之一），燃烧持续时间达约30秒，火焰高度升至约25厘米。沿叶片电位梯度，可燃性指标呈现类似趋势，但离散度更大，分类重叠更多。
**电生理信号与功能性状的关系**：叶片电位与LFMC呈最强正相关（R2=0.64，p=6.6×10
?10），线性模型残差无异方差性（Breusch–Pagan p=0.875）。叶片电位还与引燃时间正相关（R2=0.31，p=2.7×10
?4），与燃烧持续时间（R2=0.25，p=1.4×10
?3）、精油产率（R2=0.29，p=3.0×10
?4）和平均气温（R2=0.30，p=3.9×10
?8）负相关。火焰高度相关性较弱但显著（R2=0.12，p=0.036）。
**讨论与结论**
季节性电位下降与植物脱水过程一致，反映了活燃料渐进失水。7月降雨后的电位快速恢复表明，迷迭香能在复水后迅速调整生理状态，电生理监测有效捕捉了这一动态。叶片电位与LFMC的强关系支持电生理信号作为活燃料水分状态补充指标的价值。LFMC测量破坏性强且不连续，而电位可非侵入性连续监测。与其他可燃性变量相比，引燃时间对LFMC和电位变化响应最清晰，可能是检测活燃料水合季节性变化最敏感的指标；燃烧持续时间和火焰高度则受燃料结构、挥发性化合物和燃烧动力学的额外影响。精油产率在夏季增加，与LFMC下降和电位降低协同增强了燃烧持续时间，但引燃时间的急剧缩短主要与水分丧失直接相关。脂肪酸组分对季节性干旱响应不显著，作用有限。三个LFMC响应区（>120%、80–120%、≤80%）虽为经验性划分，但与文献中地中海灌木和灌丛火灾行为研究中的临界值（约75–79%）一致，具有合理性。总体而言，迷迭香季节性可燃性转变是多性状协同作用的结果：LFMC和电位同步下降、引燃时间缩短、燃烧持续时间增加及精油积累。该研究支持叶片电位作为非侵入性代理指标，结合遥感、气候数据和直接水分测量，可提高野火风险评估的时间分辨率和机制解释能力。未来需在多年份、多地点、多物种和不同干旱强度下验证该方法的稳健性和可转移性。本研究通过整合生物电动态、LFMC、可燃性性状和精油含量，为芳香型地中海灌木的焦生态生理学（pyro-ecophysiology）理解做出贡献，提示电位可能捕捉与干旱诱导的活燃料可燃性增加相关的广泛功能转变。
