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观赏凤梨叶面积指数的不同测定方法比较

来源: 本站  类别:技术文章  更新时间:2013-10-16 11:54:09  阅读

叶片是植物进行光合作用、蒸腾作用和合成有机物质的主要器官,是地球上生物生存的基础和能量来源。叶面积指数,是指单位土地面积上植物的总叶面积,是群体结构的重要量化指标。在光合生产过程中,叶面积指数不仅决定了作物光合作用器官的面积,而且还影响光在作物冠层中的分布,因而是决定作物冠层总光合量的重要参数。一些研究已证实,适宜的叶面积指数有利于产量的提高。而对于观赏植物来说,叶面积大小除影响其生长外,还影响其外观品质。观赏凤梨是一种高档的盆栽花卉,盆花质量标准中所规定的很多评价指标包括冠幅、冠高比、株型、叶排列情况等外观指标都跟叶片的大小有很大的关系。因此,简便、快速、准确地进行叶面积检测,对指导植物合理密植、进行群体结构调整、精确肥水管理以达到优质或高产的目标有着重要的参考价值。
测量和计算叶面积的方法很多,目前应用较多且测定结果较准确的方法有叶面积测定仪测定法、冠层分析仪测定法、光电求积仪测定法、便携式叶面积测定仪法等方法。但这些仪器价格昂贵,目前还难以在生产上推广应用。在园艺作物上,前人已对叶面积简易测定方法进行了研究,结果表明,叶片长度、叶片宽度、叶片长宽积3种性状均与叶面积呈极显著正相关关系,以这些性状为自变量建立的单叶面积一元线性回归法测定叶面积,测定结果准确可靠,与叶面积测量仪测量结果无显著差异。本试验中分别采用叶面积仪测定法、冠层分析仪测定法和回归方程法测定法3种方法测定观赏凤梨的叶面积,并就这3种方法的优缺点及适用范围进行了分析和评价,为通过叶面积测定进一步进行观赏植物生物学特性及生长发育规律研究、品质等级评价等提供参考。
1 材料与方法
1. 1 供试材料
试验于2007年1月在南京市蔬菜花卉研究所试验基地的荷兰文洛型温室中进行。温室南北走向,长84 m,沿东西方向共29跨,每跨跨度4 m,肩高4. 3 m,脊高5 m。温室内生产盆花观赏凤梨,供试品种为“新大陆”和“火炬”,“新大陆”种植密度为8. 66株/m2 ,“火炬”种植密度为10. 58株/m2。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 LA I - 2000冠层分析仪测定法 “新大陆”和“火炬”每品种各选择5个点,每点测1个冠层上方值A和4个冠层下方值B,重复2次。按照行栽作物的测定方法,第一个B 值取在作物行上,第二个B值取在离行1 /4 处,第三个B 值取在2 行中间,第四个B值取在离行3 /4处。
1. 2. 2 L I - 3000 叶面积仪测定法 “新大陆”和“火炬”每品种各选择有代表性的3株,将叶片从基部剪下,用叶面积仪测量每片叶的面积,累加得到单株叶面积。
1. 2. 3 回归方程测定法 (1)“新大陆”和“火炬”每品种分别随机选择各种大小、年龄的叶片30张,将其剪下,测量叶长,然后将每片叶的叶形描绘在事先准备好的复印纸上,最后将叶形纸剪下称重,求得其叶面积; (2)“新大陆”和“火炬”每品种各选择有代表性的3株,测量每片叶长,然后根据回归方程计算每株的总叶面积。
1. 3 不同测定方法的原理
1. 3. 1 LA I - 2000冠层分析仪测定法原理 LA I -2000冠层分析仪的基本原理是植被冠层叶片的数量可通过测量光线透过冠层时被削弱的程度推导出来。LA I - 2000法同时测量5个角度上光的削弱,测量时得到探头位于冠层上方的5个数值和探头位于冠层下方的5个数值。冠层透射率的5个数值是由这些对应读数两两相除得来的,根据这5个天顶角的透射率,可计算出叶面积指数。
1. 3. 2 L I - 3000叶面积仪测定法原理 L I - 3000叶面积仪是利用传感器扫描被测量叶片,确定其叶面积。
1. 3. 3 回归方程测定法原理 观赏凤梨的叶片呈剑形,为有规则的几何形状。其叶片面积与叶片长度之间存在着显著正相关关系,并且对于特定品种,其叶片面积与长度之间的相关关系应该是固定不变的。因此以叶长的平方作为自变量,以单叶面积作为应变量,建立特定品种的回归方程后,即可根据叶片长度,运用此方程计算单株叶面积,再结合种植密度,得到叶面积指数。回归方程的获得需要叶长和单叶面积的数据进行回归分析,本研究中,随机选择了不同植株上的30片不同大小、不同年龄的观赏凤梨叶片,先测量其叶长,然后通过叶形纸称重法得其单叶面积。叶形纸称重法利用以下公式计算叶片的叶面积:叶片面积= (1张白纸面积×叶形纸重) /1张白纸重。叶形纸称重法是一种比较准确但耗时耗力的方法,实际应用不多。本研究之所以选用这种方法,是为了便于与LA I - 2000冠层分析仪法和L I- 3000叶面积仪法所得到的叶面积指数进行比较。
2 结果与分析
2. 1 LA I - 2000冠层分析仪测定法的测定结果采用LA I - 2000冠层分析仪测定所得观赏凤梨品种“新大陆”和“火炬”的叶面积指数结果见表1。
2. 2 L I - 3000叶面积仪测定法的测定结果用L I - 3000叶面积仪测得单株凤梨的叶面积,然后根据种植密度,计算LA I。叶面积指数(LA I) =单株叶面积(m2 /株) ×种植密度(株/m2 )
2. 3 回归方程测定法的测定结果
2. 3. 1 回归方程的获得 由图1和图2可知,“新大陆”和“火炬”2个观赏凤梨品种叶长的平方与叶片面积都存在着显著的线性相关关系。“新大陆”品种,由叶长计算叶片面积的公式为:叶面积(LA)= 0. 114 2 ×叶长平方(L2 ) , r2 = 0. 946 8;“火炬”品种,由叶长计算叶片面积的公式为:叶面积(LA) =0. 143 1 ×叶长平方(L2 ) , r2 = 0. 955 5。
2. 3. 2 叶面积指数推算 在被测区域内选择3株有代表性的凤梨植株,测量每片叶的叶长,然后用前面获得的公式计算每株的叶面积,再根据种植密度算出LA I(表3) 。
2. 4 3种测定方法测定结果的比较
从表4可以看出,“新大陆”品种, 3种方法测定的结果在0. 01水平上没有显著差异;而“火炬”品种,L I - 3000叶面积仪法与另外2种方法的测定结果在0. 05和0. 01水平都存在显著差异。总体上,L I - 3000叶面积仪法的测定结果均高于LA I - 2000冠层分析仪法和回归方程法。
3 结论与讨论
本研究发现,对于温室观赏凤梨的叶面积指数,L I - 3000叶面积仪法的测定结果总体上高于另外2种方法。“新大陆”品种, 3 种方法测定的结果在0. 05水平上没有显著差异;而“火炬”品种,L I - 3000叶面积仪法的测定结果与另外2种方法在0. 05和0. 01水平都存在显著差异。
LA I - 2000冠层分析仪法根据光学原理来确定冠层的叶面积指数,可以直接用于群体测量。在进行叶片很多的大冠层分析中应用十分方便。用该仪器测量冠层叶面积指数,不需要破坏作物本身,因此不会对冠层造成影响。但是由于该仪器比较贵重,一般只在科研单位中使用,不可能在生产中应用。此外,该仪器的操作使用虽然并不复杂,但还是需要一定的培训学习,对操作人员的知识水平也有比较高的要求。因此, LA I - 2000冠层分析仪法只适用于科学研究工作。L I - 3000叶面积仪法利用传感器扫描被测量叶片来确定其叶面积,测量单张或单株叶面积准确方便。与LA I - 2000冠层分析仪法相比,该仪器相对便宜,操作方便,几乎不需要培训学习,对操作人员没有太多要求,因此实用性和普及性比较强。但是,该仪器只适合测量叶片较少的小冠层,而对于叶片数量繁多的大冠层,则耗时耗力,几乎不可能完成。此外,用该仪器测量叶面积,需要将叶片剪下,因此需要破坏性取样,对冠层会产生一定影响。回归方程法是根据植物叶片的几何形状,将其视为一定的几何图形,利用叶长或叶宽等容易获得的外观参数来计算单叶面积。利用该方法确定叶面积,不需要任何仪器设备,只需要一把直尺即可,几乎不需要额外的花费,因而在实际生产中可以普遍应用。而且用该方法只需要测量叶长,不会对植株产生破坏。其缺点与L I - 3000叶面积仪法相似,即只能适用于小冠层,而对于大冠层来说则几乎不可能应用。

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