棉花葉面積的速測(cè)方法研究

黃光偉，翟云龍，吳全忠，陳國(guó)棟

（塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

葉片是植物重要的營(yíng)養(yǎng)器官和蒸騰器官，葉面積是植物進(jìn)行光合作用、蒸騰作用、呼吸作用及產(chǎn)量構(gòu)成因素的重要指標(biāo)之一，葉面積的大小、發(fā)育狀況和受蟲(chóng)害程度對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量有較大的影響[1]，也是對(duì)作物進(jìn)行合理栽培管理監(jiān)測(cè)的重要手段[2]，生產(chǎn)中常用葉面積指數(shù)來(lái)衡量作物群體的生長(zhǎng)狀況，并以此作為確定栽培措施的參考指標(biāo)。

目前測(cè)定葉面積指數(shù)的方法有很多，大致可以分為2類，第一類為直接測(cè)定葉面積指數(shù)，第二類為間接測(cè)定葉面積指數(shù)。棉花葉面積的實(shí)體測(cè)量是試驗(yàn)中非常耗時(shí)的一項(xiàng)工作，王家保[3]等對(duì)方格計(jì)算法、求積儀法、直接稱重法、畫紙稱重法和回歸方程法進(jìn)行了比較分析，不同方法葉面積的最終測(cè)定結(jié)果之間無(wú)顯著差異，這一結(jié)果在盧美英[4]等的研究結(jié)果中也得以證實(shí)。棉花葉片的活體測(cè)量是試驗(yàn)中經(jīng)常做的工作，回歸方程和系數(shù)法不必摘葉可活體測(cè)定，有一定的實(shí)用價(jià)值；楊勁峰[5]等和張恒敢[6]等詳細(xì)介紹了使用Matlab、Photoshop 等軟件測(cè)定葉面積的原理，這些研究對(duì)建立快速、便捷、精確測(cè)定葉面積的方法具有積極的推動(dòng)作用。目前對(duì)作物活體葉面積的測(cè)定多采用長(zhǎng)寬系數(shù)法，棉花葉片的長(zhǎng)度易測(cè)定，而葉片寬度的標(biāo)準(zhǔn)不易掌握，本試驗(yàn)的目的旨在尋求快捷的棉花活體葉面積測(cè)定的簡(jiǎn)易方法，為棉花長(zhǎng)勢(shì)的監(jiān)測(cè)與產(chǎn)量估算提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2015年在塔里木大學(xué)進(jìn)行，試驗(yàn)材料來(lái)自塔里木大學(xué)校內(nèi)作物圃種植的海島棉品種，以棉株各個(gè)部位的棉葉共計(jì)210 片葉片為供試材料。將葉片的輪廓描繪在標(biāo)準(zhǔn)紙（打印紙）上，按葉形沿輪廓線剪下得到紙模，在電子分析天平上稱得紙模重量，將此重量除以單位面積標(biāo)準(zhǔn)紙重，即得到紙模面積（葉面積）。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉長(zhǎng)與葉寬的乘積與葉面積的關(guān)系

以葉長(zhǎng)與葉寬的乘積為自變量，以葉面積為依變量，進(jìn)行函數(shù)模擬，結(jié)果表明（表1），棉花葉片葉長(zhǎng)與葉寬的乘積與葉面積的函數(shù)關(guān)系可用線性、二次等多種函數(shù)關(guān)系進(jìn)行描述，綜合比較可以看出，以線性函數(shù)關(guān)系回歸方程的模擬效果最好，相關(guān)系數(shù)r 為0.942 3，相關(guān)性極顯著。

表1 葉長(zhǎng)與葉寬乘積（X）與葉面積（Y）的關(guān)系

表2 葉寬與葉面積的關(guān)系

表3 葉尖距與葉面積的關(guān)系

表4 葉長(zhǎng)與葉面積的關(guān)系

2.2 葉寬與葉面積的關(guān)系

以葉寬為自變量，以葉面積為依變量，進(jìn)行函數(shù)模擬結(jié)果表明（表2），棉花葉寬與葉面積的函數(shù)關(guān)系可用線性、二次等多種函數(shù)關(guān)系進(jìn)行描述，但其精確度不如葉長(zhǎng)與葉寬乘積（X）與葉面積（Y）的函數(shù)方程，其中以二次函數(shù)關(guān)系回歸方程的模擬效果最好，相關(guān)系數(shù)r 為0.824 3，相關(guān)性顯著。

2.3 葉尖距與葉面積的關(guān)系

以葉尖距為自變量，以葉面積為依變量，進(jìn)行函數(shù)模擬結(jié)果表明（表3），棉花葉片葉尖距與葉面積的函數(shù)關(guān)系可用線性、二次等多種函數(shù)關(guān)系進(jìn)行描述，但其精確度均不如葉長(zhǎng)與葉寬乘積（X）與葉面積（Y）的函數(shù)方程，其中以二次函數(shù)和三次函數(shù)關(guān)系回歸方程的模擬效果最好，相關(guān)系數(shù)r 為0.886 3，相關(guān)性顯著。

2.4 葉長(zhǎng)與葉面積的關(guān)系

以葉長(zhǎng)為自變量，以葉面積為依變量，進(jìn)行函數(shù)模擬結(jié)果表明（表4），棉花葉片葉長(zhǎng)與葉面積的函數(shù)關(guān)系與葉長(zhǎng)、葉寬的乘積和葉面積的函數(shù)關(guān)系的精確性較為一致，但以三次多項(xiàng)式函數(shù)回歸方程的模擬效果最好，相關(guān)系數(shù)r 為0.954 4，相關(guān)性極顯著。

3 小結(jié)

研究表明，棉花葉片的特征值與葉面積有著極密切的函數(shù)關(guān)系，可利用這種函數(shù)關(guān)系對(duì)棉花葉面積進(jìn)行測(cè)定[7-8]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，棉花葉長(zhǎng)、葉寬、葉長(zhǎng)與葉寬的乘積以及葉尖距與葉面積均存在高度的正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為0.954 4、0.824 3、0.942 3 和0.886 3，由于葉長(zhǎng)和葉長(zhǎng)與葉寬的乘積與葉面積呈極顯著相關(guān)，理論上這2個(gè)指標(biāo)都可以作為計(jì)算葉面積較為準(zhǔn)確的方法。長(zhǎng)寬系數(shù)法是生產(chǎn)中比較常用的測(cè)定葉面積的方法，長(zhǎng)寬系數(shù)法的長(zhǎng)度容易測(cè)定，而寬度的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)則不好掌握，利用葉長(zhǎng)與葉面積的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行葉面積的測(cè)量，即能保證準(zhǔn)確性，又可節(jié)省時(shí)間，較傳統(tǒng)的長(zhǎng)寬系數(shù)法縮短一半以上的時(shí)間，因此，為了簡(jiǎn)化測(cè)定程序，建議選用葉長(zhǎng)法對(duì)棉花葉面積進(jìn)行測(cè)定。

測(cè)定葉面積所用的傳統(tǒng)方法如打孔稱重法、干重法、鮮重法等，這些方法簡(jiǎn)單、易操作，但費(fèi)時(shí)費(fèi)工，測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性較低；而現(xiàn)如今利用的高科技儀器測(cè)定葉面積的方法，如光電葉面積儀法、激光葉面積儀法、數(shù)字圖像處理法等，操作復(fù)雜，對(duì)操作者素質(zhì)要求較高。利用回歸方程法測(cè)算葉面積具有操作簡(jiǎn)便、快捷的優(yōu)勢(shì)[9]，本研究條件下，葉長(zhǎng)與葉面積的最優(yōu)擬合方程為y = 112.38x3-27.07x2+3.003x-0.61。