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长宽法测定作物叶面积的校正系数研究

来源: 本站  类别:技术文章  更新时间:2013-10-16 11:53:58  阅读

叶片是植物进行光合作用和蒸腾作用的主要器官,叶面积大小是生理生化、遗传育种、作物栽培等方面研究经常涉及的内容之一。因此建立方便、准确的叶面积测定方法,有着极为重要的实用价值。目前常用的叶面积测定方法有网格交叉法、叶面积仪法、复印称重法、干重法、数字图像处理法等。这些方法各有利弊,如网格交叉法比较准确,但需要消耗大量的时间;叶面积仪法虽然具有快速、无损的特点, 但对仪器的依赖性大;而复印称重法则需要破坏性取样测定。长宽法因其测定方法简便、无损,无需昂贵的仪器,成为叶面积测定的主要方法。在利用长宽法测定叶面积的过程中,校正系数是必须的参数,已有的研究多侧重于针对某种特定作物的叶面积测定方法比较或校正系数的直接应用,缺乏对校正系数的系统研究。本试验基于实测的多种作物的叶片面积与叶片长度、宽度资料,分析了不同形状叶片的校正系数,为采用长宽法快速、准确地测定叶面积提供参考。
1 材料与方法
选择完整、大小各异的水稻、玉米、大豆和甘薯的叶片若干,采用美国CID公司生产的C I203型手持式叶面积仪测定叶片的面积,同时采用直尺测定叶片的最大长度和宽度,根据公式计算各种作物的修正系数k:k =Al / (L ×W )其中Al 为叶面积( cm2 ) ; L 和W 分别为叶片的最大长度( cm)和最大宽度( cm) 。另取一定数量的叶片,同样测定叶片的面积和最大长度与宽度,根据此前确定的修正系数进行验证。全部观测均在昆山水利技术推广站的试验基地进行。使用仪器介绍:叶面积仪便携式叶面积测定仪
2 结果与分析
2. 1 修正系数
根据各种作物的叶面积和叶片最大长度与宽度实测资料,通过回归分析建立叶面积与长宽积之间的回归方程,确定各种作物的修正系数。分析结果见表1和图1。玉米、水稻、大豆和甘薯叶面积计算的修正系数分别为0. 734 8、0. 774 6、0. 729 6 和0. 731 1,显著性分析显示所有回归结果均达极显著差异水平( P < 0. 01) 。玉米的修正系数为0. 734 8,与通常采用的0. 75相比有所减小,水稻的修正系数为0. 774 6,与通常采用的0. 75相比有所增加,而关于大豆和甘薯的修正系数未见报道。对于狭长形的叶片如玉米和水稻,其修正系数比较大,表明其叶片形状更接近于以最大长度和宽度确定的长方形的形状,并且长宽比较大的水稻(平均为20. 7)的修正系数大于长宽比较小的玉米(平均为9. 2)的修正系数。对于形状更接近圆形的叶片如大豆和甘薯叶片,其修正系数比较接近,与狭长形叶片相比其修正系数较小。
2. 2 长宽法计算结果
另外分别选取一定数量的叶面积测定结果,根据回归得到的修正系数,用长宽法计算得到作物的叶面积计算值,与测定结果比较,验证长宽法的可行性与实用性。结果如图2所示,对玉米、水稻、大豆和甘薯4种作物采用上述方法确定的修正系数,叶面积计算结果与采用仪器测定得到的结果之间具有较好的一致性,计算值与测定值之间的决定系数R2均在0. 9以上。表2显示了计算值与测定值之间的误差统计情况, F统计量结果显示,对4种作物采用长宽法测定得到的叶面积与仪器测定结果之间具有较高的一致性。相对误差分析显示,相对于仪器测定结果,长宽法计算得到的玉米、水稻、大豆和甘薯叶面积结果的平均误差分别为4. 13、4. 08、5. 21和5. 96,对狭长形叶片的计算结果优于圆形叶片,并且叶片长宽比最大的水稻,计算误差最小。定义相对误差绝对值小于10%为合格,统计得到玉米、水稻、大豆和甘薯4种作物采用长宽法计算结果的合格率分别为95%、94%、93%和84% ,除了对甘薯的计算结果较差外,其他3种作物叶面积计算结果的合格率均在90%以上。
3 结论
通过分析玉米、水稻、大豆和甘薯等作物的叶面积和叶长宽积之间的关系,确定了4种作物长宽法叶面积计算的修正系数,并进行了实测验证,结果表明:玉米、水稻、大豆和甘薯叶面积计算的修正系数分别为0. 734 8、0. 774 6、0. 729 6和0. 731 1。与通常采用的0. 75相比,玉米的修正系数有所减小,水稻有所增加。玉米和水稻狭长形叶片的修正系数比较大,而对于形状更接近圆形的叶片(大豆叶片和甘薯叶片) ,其修正系数较小。对于狭长形叶片,长宽比较大(水稻)的修正系数大于长宽比较小(玉米)的修正系数,圆形的叶片大豆和甘薯叶片的修正系数比较接近。采用长宽法计算的结果与叶面积仪测定的结果具有较好的一致性,并且对狭长形叶片的计算结果优于圆形叶片,叶片长宽比最大的水稻计算误差最小。

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