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白三叶叶面积测定方法研究

来源: 本站  类别:技术文章  更新时间:2013-09-25 11:47:49  阅读

白三叶( T ri f ol i um re pens Linn. ) 因具匍匐茎,繁殖力强,能很快覆盖地面,可作为公路边坡绿化草被,尤其是利用白三叶,大力发展林间种草生态模式,既提高土地利用率、增加土壤有机质、改善土壤结构、培肥土壤,又可作猪、鸡、羊、牛等家畜青饲料,实现农牧业共同发展。白三叶匍匐茎茎节点处能生长不定根,固土保水性高,植株营养价值高,初花期干物质含粗蛋白质24. 7 %,粗纤维12. 5 % ,干物质消化率75 %~80 %,在我国应用很广,是一种种植价值很高的牧草。
植物叶片是植物进行光合作用为产品器官提供养分的主要场所,当植株受胁迫时,在一定的范围内通过叶片的生理作用来调节植株整体生长,而叶面积大小是衡量植株群体的生长状况和光能利用率等的重要指标。因此,测量植物叶面积是植物生理生态、生物学特征及应用研究的一个重要指标之一。
测定叶面积方法很多,如:传统的方格法、纸重法和系数法等,这些方法在测定叶面积时,不仅破坏植株,还要花费大量的时间。近年来又有学者利用把叶片转换为平面图片,通过相关软件处理以达到测定叶片面积的方法,即所谓的仪器法或图像法,这方法在掌握正确的图片获取方法前提下测得的叶面积相对其他方法较为精确。但是仪器法也会破坏植株,同时仪器(植物叶面积仪手持叶面积仪
)设备相对较贵。利用叶特征度量估测叶片面积可以弥补这些方法的不足。通过研究白三叶叶面积测定方法,推导回归方程,为白三叶的生长发育研究及叶面积测定提供相对较可靠的基础,同时,为其他相同类型植物叶面积测量提供一定参考依据。
1 材料与方法
1. 1 试验地概况和材料
试验地位于贵州大学实验农场。该区地处北纬26. 15°,海拔1 000 m 左右,属于高原地带,为典型的喀斯特地貌。年均气温14. 9 ℃, 年平均降雨量1 100~1 200 mm ,主要集中在每年5 - 7 月,属高原湿润季风气候。主要植被为亚热带石灰岩乔灌丛,土壤为壤质黄壤,p H 为5. 0~6. 2 ,有机质含量为0. 810 3 mg/ kg ,有效氮16. 2 mg/ kg ,有效磷3. 6 mg/kg ,有效钾53. 4 mg/ kg。样方面积为1 m ×1 m。2008 年8 月播种。试验白三叶,歌德品种,由百绿集团北京分公司提供。
1. 2 叶面积的测定
在白三叶初花期,随机选取60 片小叶片,大中小适当搭配,然后测量出每片叶子的长度与宽度,根据测得的长度和宽度计算(长×宽) 和(长+ 宽) ,用仪器测量法测定叶片的实际面积,结果见表1 。毛丽萍等在研究西葫芦和应冬勤做萝卜研究时,均用叶片特征值叶长和叶宽来衡量叶片的面积。本试验根据测得的长度和宽度计算(长×宽) 和(长+ 宽) ,分析得到叶片长、宽、长×宽及长+ 宽与叶面积均有相关性,然后求出各自的回归方程。最后经F 检验分析,得出相对较理想的回归方程。
1. 3 实验数据处理与分析
应用统计分析软件EXCEL 和DPS 的线性回归分析进行数据分析。
2 结果与分析
2. 1 白三叶植株叶片长度、宽度、长度与宽度之和、长度与宽度乘积与叶面积的相关性分析白三叶60 片小叶片长度、宽度、长度与宽度之和、长度与宽度乘积与叶面积实测数据所作的散点分布图显示:各因子与叶面积的散点分布图明显呈直线,说明这些因子在观察范围内与叶面积均呈直线相关(图1) 。
2. 2 叶面积与各因子间回归方程的建立和显著性经直线相关回归分析,计算出各因子与叶面积的线性回归方程,并对各方程做回归显著性测验分析,根据计算结果表2 分析,各回归方程呈极显著的线性相关,相关系数R 在0. 935 7 以上,经F 检验均达到极显著水平( P < 0. 01) 。准确性较高的是叶长、叶宽、叶长+ 叶宽、叶长×叶宽与叶面积的回归及叶长、叶宽、叶长×叶宽与叶面积的回归,相关系数R 分别为0. 987 3 和0. 979 7 ;其次是叶长×叶宽与叶面积的回归和长、宽与叶面积的回归,相关系数R 分别为0. 974 4 和0. 973 2 ,而叶长与叶面积的回归和叶宽与叶面积的回归相对准确性稍差。2. 3 6个回归方程求得叶面积与图像法实测叶面积对6 个回归方程和图像法测定的叶面积结果进行方差分析表明,6 种方法测定的结果没有显著性差异( P > 0. 05) ,通过L S D 多重比较法对各种方法测定的均值进行比较,结果均不存在显著差异性,且方程( 6) y = - 1. 846 7 + 0. 337 x1 + 1. 970 5 x2 -0. 568 x3 + 0. 629 2 x4与图像法测定的叶面积均值仅低0. 006 4 。
利用各因子与图像法测得的60 片白三叶小叶片实际面积的回归方程求得的叶面积与实际叶片面积作折线图,从图2 中可以看出,用各回归方程计算得的叶片面积曲线基本都是围绕着图像法测量的叶面积曲线上下波动,且较为均匀的分别在图像法叶面积曲线的两侧。另外,从图2 还可看出,叶长、叶宽、叶长+ 叶宽和叶长×叶宽个4 变量与叶面积进行回归方程计算的叶面积曲线与用图像法测得的叶面积曲线靠得很近。通过各回归方程估测叶面积与实测叶面积比较验证,发现:叶子较小的其结果差异稍大,中等及较大的叶片其估测叶面积与实测叶面积差异较小,结果准确性很高。研究的结果由于所采的叶片有限,推出的回归方程是否适合于大小不在表1 范围的叶片或叶形相差较大的其他白三叶叶面积测定还有待进一步研究。根据表2 的回归方程分析显示,利用叶宽、叶长单个指标与叶面积的回归方程有一定局限性,在叶片小于表1 中叶长和叶宽范围时,求出来的叶面积有可能是负数,这在实际中是不可能的。
因此,对叶面积很小的叶子用与叶长和叶宽相关因子与叶面积的回归方程y = - 1. 846 7 + 0. 337 x1 +1. 970 5 x2 - 0. 568 x3 + 0. 629 2 x4 更可取。3 结论与讨论
1) 推导回归方程的目的是为了在测定叶面积时不破坏植株的生长,而且能找到一种较简便的换算方法,试验求出的白三叶叶面积与叶宽、叶长的回归方程可以对白三叶叶面积进行活体估测,并应用于科研与生产中。
2) 利用叶面积与叶长和叶宽单因子的回归方程可在不破坏植株生长的前提下测出叶面积,但单张叶叶面积测定的准确性不如叶面积与叶长×叶宽的回归方程和叶长、叶宽、叶长+ 叶宽及叶长×叶宽与叶面积的多元回归方程准确性高。
3) 叶长、叶宽、叶长×叶宽及叶长+ 叶宽与叶面积的多元回归方程y = - 1. 846 7 + 0. 337 x1 +1. 970 5 x2 - 0. 568 x3 + 0. 629 2 x4 ,既有较高的准确性,同时又不会对植株生长造成破坏性影响,是6 种回归方程测定白三叶叶面积方法中最具推广和应用价值的方法。

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