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山茱萸科植物叶面积测定方法的比较

来源: 本站  类别:技术文章  更新时间:2013-09-30 15:24:57  阅读

山茱萸科(Cornaceae)植物多为温带树种,产于长江流域及河南、陕西、甘肃等地,多生于海拔600 ~2200m的林内及山谷、溪流旁. 性喜光,亦耐半阴,喜温暖气候和阴湿环境,适生于肥沃而排水良好的沙质土壤. 适应性强,能耐一定程度的寒、旱、瘠薄,耐低温- 15℃,在江南一带能露地栽植.叶片是植物光合作用的主要器官. 叶片的数量和大小是研究植物生长状况、体内营养状况、遗传育种、作物栽培技术等方面的重要指标,建立方便、快速、准确的叶面积测定方法,对于调整群体结构、充分利用光热资源,从而指导植物栽培密度及合理施肥以获得植物高产有重要意义.推荐使用仪器:手持叶面积仪,和叶面积检测仪
目前,测定植物叶面积的方法有方格记数法、画纸称重法、求积仪法、回归方程法、辛普松公式法、叶面积仪法、数字图像处理法等等. 在测定叶面积时,尽管有很多种方法可供选择,但各种方法在测定的准确性、操作的难易程度、仪器设备水平、成本高低、工作环境、条件要求等方面均有差异,这将影响研究者对测定方法的选择. 已有学者对多种植物的单叶面积的测量方法进行了研究,但对于山茱萸科植物叶面积测量方法的研究鲜有报道. 作者根据实验条件采用方格记数法、画纸称重法、SHY - 150扫描式活体叶面积仪法、回归方程法、数字图像处理法对山茱萸科植物叶面积进行比较研究. 1 材料与方法
1. 1 材料
供试山茱萸科植物:山茱萸(Cornus off icinalis sieb. Et Zucc. )、狭叶四照花(Cornus kousa Hance var. angus2tata Chun)、四照花( Cronus iaponica var. chinensis)、灯台树( Cornus con troversa ) 、 木( Cornus m acrophyllaWall)、小 木(Cornus paucinervis) ,分别选自湖北民族学院生物科学与技术学院教学实习基地和医学院药材基地.
1. 2 方法
1. 2. 1 取样
每种植物随机选取3~5株,在树冠外围东、南、西、北四个方位随机选取或摘取成熟叶片15~20张,编号,分别采用方格计数法(对照) 、SHY - 150扫描式活体叶面积仪法、数字图像处理法、画纸称重法、回归方程法进行测定.
1. 2. 2 方格计数法
在1mm2 每格的方格纸上沿待测叶样的叶缘画出纸样叶片,数出每张叶片对应的方格数,每个方格面积乘以方格数,得出各张单叶的叶片面积.
1. 2. 3 画纸称重法
在厚薄均匀一致的方格纸上,沿待测叶样的叶缘描画出纸样叶片,裁剪;在感量0. 001 g的电子天平上,分别称纸样叶片的重量;根据由100 cm2 同种纸张的重量计算出的单位面积纸张重量,求出各个单叶的叶片面积.
1. 2. 4 SHY - 150扫描式活体叶面积仪法
SHY - 150扫描式活体叶面积仪采用红外线测量叶面积的大小(最大测叶面积1 000mm长×150mm宽、厚度≤8mm、测量精度±2% ,每张叶片测三次,测得的结果取平均数. )1. 2. 5 数字图像处理法。
1. 2. 6 回归方程法确定回归方程及相关系数 用直尺测量每张叶片的叶长与叶宽,然后分别以叶长、叶宽、叶长×叶宽为自变量,以方格记数法测得的面积为因变量,求得叶长、叶宽、叶长×叶宽的回归方程;然后,在实际测量中把所须测量叶片的相应自变量带入,可求得单张叶片面积.
2 结果与分析
2. 1 不同测量方法叶面积测定结果比较
以方格记数法为对照,其他测定结果与其比较,结果见表1、2,用SHY - 150扫描式活体叶面积仪法测得的单叶面积与对照差别在2. 56%~9. 02%左右;用数字图像处理法测得的叶面积除 木误差为8. 43%左右外,其它5种误差较小,仅为1. 1%~3. 9%.
2. 2 方差分析
对各种不同方法之间的差异性进行方差分析,见表3. 通过方差分析:山茱萸、 木、四照花、狭叶四照花叶面积的不同测定方法之间均有显著差异.
2. 3 各植物叶片面积的回归方程及检验
从表4可得出:在以叶长、叶宽、叶长×叶宽为变量的叶面积回归方程中,以叶片长与宽的乘积为变量时的相关系数最大,测得的结果也最为准确. 各回归方程为狭叶四照花叶长与面积回归中R2 最小为0. 428 0,山茱萸叶长乘以叶宽与面积回归中R2 最大为0. 969 9;同种植物回归方程中山茱萸各回归方程之间R2 值差异最小,灯台树各回归方程之间R2 值差异最大.
2. 4 数字图像处理法的应用检验
以每种植物的中部生长叶片为对象,各选取3~5片叶片,用数码相机活体拍照,采用数字图像处理法测定相应面积,然后用方格记数法测出相应叶片的实际叶面积,进行比较得表5. 对于叶表面褶皱较大、叶面较为扭曲的叶片不宜采用此方法,例如 木的叶面积数字图像处理法. 此方法的最大优点是可活体测量、不会损失叶片、测量精度高. 由表5看出,数字图像处理法测定山茱萸科植物(  木除外)叶面积是相对准确的.
3 讨论
用5种方法测量6种山茱萸科植物的单叶面积,通过对实验结果分析发现,不同的方法测量的结果有显著差异,且面积较小的叶片测量结果误差较大,随着叶面积的增大其精确度相应增加,但对于表面较褶皱的叶片不适宜用数字图像处理法测定. 在回归分析检验中,  木、狭叶四照花等植物叶片的某个回归方程的测量结果与实际测量结果差异显著,说明不是所有的回归方程都适合于计算叶面积. 这一方面取决于建立回归方程时的自变量的取值范围,另一方面,在以不同自变量建立的回归方程中,应有一个最佳方程用于计算叶面积. 通过实验分析得出结论,其精确度从高到低的顺序是:方格记数法、数字图像处理法、回归方程法、画纸称重法和叶面积仪法,其中,在使用用叶面积仪进行测量时发现,叶片越平整、厚度越小测量精度越高.
在测定方法中,方格计数法、画纸称重法过程繁琐、耗时、容易出错;数字图像处理法较准确,能用于不同植物种叶面积的批量测量;但对测量者的要求要高一些;回归方程法可以活体测量,速度快,适用于大量同一品种植物的叶面积测量; SHY - 150扫描式活体叶面积仪测量较为快捷简便且可活体测量. 除回归方程法和数字图像处理法SHY - 150扫描式活体叫面积仪不需要离体测量外,其他方法都要求离体测量对树体有一定的损伤. 选择测量方法应综合考虑误差、精确度、测量时间、工作效率、对植株损伤小因素, SHY - 150扫描式活体叶面积仪测定叶面积方法较为适宜.

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