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华杂6 号叶面积简易测定方法

来源: 本站  类别:技术文章  更新时间:2013-09-13 11:21:37  阅读

华杂6 号叶面积简易测定方法
油菜叶面积和产量之间密切相关, 高光合生产力不仅依赖于高的光合速率, 而且也依赖大的光合面积, 长的光合时间, 或者是三要素的优化组合。同时, 油菜叶片的多少, 叶面积的大小及生理功能的强弱, 对油菜生长发育、抗逆性及产量形成的影响极大。叶面积的大小也可作为确定合理密植和分析产量及其构成因素的一个重要指标, 用于指导油菜生产, 所以及时准确地获取油菜不同时期的叶面积具有重要意义。
但是由于油菜叶片形状很不规则, 在生长发育过程中长柄叶、短柄叶、无柄叶的比例不断变化, 给叶面积的测定增加了难度。关于植物叶片的叶面积测定方法, 很多学者从不同角度进行了探讨, 主要有: 九宫格法, 系数法, 称重法, 叶面积仪法(可直接用仪器测出:便携式叶面积测定仪,也叫便携式叶面积仪) 扫描仪法, 数码相机分析法。通过比较这些测定方法,选择利用扫描仪和图像处理软件(Pho to shop 7. 0) 相结合的方法, 准确获得取样叶片的叶面积, 然后利用回归分析, 寻找一种效果较佳、简便的大田单片叶面积、单株叶面积以及大田总叶面积测定的方法。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
试验材料为华杂6 号, 由华中农业大学油菜研究室选育并提供。1. 2 试验方法
1. 2. 1 材料种植及取样 于2005 年9 月23 日播种, 采用条播方式。小区长10m , 宽2m , 每个小区种7行, 9 月30 日出苗, 3 叶期进行定苗, 1. 2 万株ö667m 2。所有田间管理与一般大田生产相同。在生长整齐一致的小区中, 固定在第4 行取样。为避免产生边际效应, 每次取样均与上次取样处间隔10 株左。从6 片绿叶期开始取样, 每7~ 10 d 取样1 次, 春后每5~ 7 d 取样1 次, 每次连续取10 株。
1. 2. 2 叶长、宽的测定 每株从上向下编号, 用直尺依次测量叶长(叶柄最下一个裂片基部到叶尖的距离)、叶宽(垂直中脉的最大宽度)。将叶片从长度测量处小心剪下, 扫描(用叶片序号作为文件名存入电脑) 后, 用Pho to shop 7. 0 软件分析叶面积。1. 2. 3 叶面积测定方法和工作原理 计算机中保存的叶片扫描图像是由若干网状排列的像素组成,单位长度的像素数就是图像的分辨率, 通常用每平方英寸上的像素数来表示。所以, 如果知道每个像素的大小, 并知道组成每个叶片的像素数, 就可以计算出该叶片的面积。
2 结果和分析
2. 1 华杂6 号叶长与叶面积的关系
以叶长为自变量, 扫描图像分析的叶面积为因变量, 用Excel 2003 进行回归分析(图1)。结果表明,叶长和叶面积的最适关系为幂函数, 回归方程为y= 0. 9908x 1. 63593 3 (3 3 表示方程达到极显著水平) ,其决定系数R 2= 0. 7628, 样本容量n= 979。说明用叶片长度可以较好地反映该叶片面积。长柄叶, 由此得出的回归方程决定系数较大, 由此方程估算出的叶面积误差较小。蕾薹期, 除长柄叶外,短柄叶也占一定比例, 植株叶片类型比较复杂, 由此得到的回归方程, 其决定系数和苗期的相比还增加了, 但增加幅度较小, 达到极显著水平。该方程指数接近2, 曲线形状类似抛物线, 较小长度代表的面积变大, 这恰好反映了短柄叶的特点。花期回归方程的决定系数和指数较其他时期小很多, 因为开花期植株叶型更加复杂, 所以此时利用叶长估算叶面积误差较大。
2. 2 华杂6 号叶宽与叶面积的关系
华杂6 号叶宽与叶面积总体关系的回归模型也是一条幂函数曲线(图2)。比较图1 和图2 可以看出,图2 的点比图1 分布更集中, 更靠近趋势线y =2. 5146x 1. 63 3 (R 2= 0. 7961, n= 979) , 说明叶宽与叶面积的相关性比叶长与叶面积的相关性更好, 用叶片宽度估算叶片面积更接近实际。 从表2 可知, 不同时期的叶片宽度反映叶面积的真实程度不同, 苗期最真实(决定系数R 2 =0. 8716) , 其次是蕾薹期, 开花期真实性稍差。苗期的叶面积与叶宽回归方程的决定系数比总体方程的决定系数要大。苗期只有长柄叶, 由此得出的回归方程决定系数最大。通过比较苗期的决定系数, 用叶宽来拟合叶面积效果更好, 说明在苗期叶宽对叶面积的影响较叶长要大。但是在蕾薹期, 用叶宽拟合叶面积却没有用叶长效果好。在花期, 用叶宽拟合的函数相对于苗期和蕾薹期来说要差一些, 但是与用叶长来拟合相比更准确。
2. 3 华杂6 号长宽乘积与叶面积的关系
通过分析华杂6 号叶长和叶宽与叶面积的关系, 基本能够用叶长和叶宽来大致估计出叶面积, 相对来说用叶宽效果要好一些。为了探索是否有更好的表示方法, 把长和宽的乘积作为自变量, 叶面积作为因变量, 并在Excel2003 中作图分析, 结果如图3。从图3 中可知, 该乘积与叶面积的关系表现为幂函数关系, 且大部分的点都集中在该曲线的周围, 只有少数的几个点偏离的位置较远。总体的长宽乘积与叶面积的关系函数: y = 0. 9433x 0. 93393 3 , (R 2 =0. 886, n= 979)。从表3 可知, 每个时期的关系函数基本相近, 与总体分析的结果基本一致。因此, 用长宽的乘积来拟合华杂6 号叶面积比单用长或宽来拟合要好得多,而且使用范围要广。因为各个时期的情况基本相同,偏离较小。在不同时期, 用不同的函数来拟合最合适。
2. 4 华杂6 号单株叶面积与单叶叶面积的关系
通过分析不同叶龄期单片叶面积与单株叶面积的关系, 发现在不同的绿叶期, 不同叶位的叶面积与单株叶面积有一定的关系。可以通过在不同的绿叶期测量某一叶片的叶面积, 来估算整株叶面积。通过对不同叶龄期的叶面积与单株叶面积的回归分析,结果如表4 所示。 可以看出最佳的叶位是在第326 叶间, 而且大致是随着绿叶数的增加, 最佳的叶位慢慢下降, 这与实际观察到的结果相吻合。它们之间的相关方程都是呈一次线性关系, 决定系数都在0. 78 以上, 经F检验都达到1% 的极显著水平。其中10 片绿叶期、13片绿叶期没有在上表中出现, 主要原因是取样时出现绿叶期重复现象, 6 片绿叶期、9 片绿叶期都取样两次, 可以分别用9 片绿叶期和12 片绿叶期的方程大致估算。
3 小结与讨论
通过利用扫描仪和Pho to shop 软件相结合的方法, 使得油菜叶片的真实叶面积的测定变得简单、准确, 为油菜叶面积与叶片长、宽和长宽乘积的关系研究提供了保证。华杂6 号叶长、宽和叶面积都有一定的关系, 且有一定的适用范围, 但是与实际误差较大。相比之下, 用长宽乘积来估算华杂6 号的叶面积要可靠得多。在研究单叶叶面积与单株叶面积的关系时, 发现在不同叶龄期可以通过测定特定的叶位的单叶面积来近似地估算出整株的叶面积。测定单株的叶面积, 再根据小区密度, 可以估算出整个小区的叶面积总量。
该方法的优点具体表现为: 油菜叶片的长宽测定相对来说较容易, 而且只需要测定其中一片叶, 这样就大大地减少了测量叶面积的工作量, 并能由此测定出整块地的叶面积总量。该方法具有简便、快速、准确和经济的效果。叶面积的测定能够为生产中如何合理密植提供科学依据, 对华杂6 号生产具有一定的指导意义。通过在华杂8 号、10 号品种上进行验证, 效果较好。是否适用于其他的品种, 正在做进一步的研究。
 

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