張秀玲

植物的生長(zhǎng)與葉面積密切相關(guān)，一方面葉面積的大小影響植物光合產(chǎn)物的積累，另一方面植物的生長(zhǎng)又可以通過(guò)葉面積的變化得到體現(xiàn)，并且葉片是蒸騰和呼吸作用的重要器官。測(cè)定葉片的面積，是研究光合作用、物質(zhì)生產(chǎn)及樹(shù)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，也是研究與植物葉片面積相關(guān)的生理生化指標(biāo)首要解決的問(wèn)題［1］。在科研、教學(xué)(植物葉面積的測(cè)定是植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目)及生產(chǎn)上，許多生理指標(biāo)的測(cè)定，如葉面積指數(shù)、蒸騰速率、光合速率等都要涉及到葉面積［2］。近年來(lái)，利用數(shù)學(xué)模型來(lái)預(yù)測(cè)葉面積已成為十分普遍利用的方法［3，4］，本實(shí)驗(yàn)建立了葉長(zhǎng)、葉寬、長(zhǎng) × 寬與葉面積的回歸方程，利用回歸方程計(jì)算葉面積，探求一種方便、快捷、誤差小且不破壞植株生長(zhǎng)的測(cè)量方法。為植物生理的教學(xué)和科研提供一種新的思路和方法。

1 試驗(yàn)地區(qū)、材料、和方法

1.1 試驗(yàn)樣品采集

2010年10月15～16日，在葉片充分成熟期，選取紫荊(Cercis chinensis Bunge)綠化樹(shù)種為研究對(duì)象，每種選取30片大小不一、發(fā)育正常的展開(kāi)的葉片。于每樹(shù)冠東、西、南、北各采一個(gè)枝組，采集樹(shù)冠外圍枝條中部葉片，共采集30片，將枝條迅速放入保鮮膜內(nèi)，以防止葉片因蒸騰水分變形。帶回實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過(guò)清洗、晾干后進(jìn)行測(cè)定。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1)用游標(biāo)卡尺(精度0.02 mm)量取各葉片的最大長(zhǎng)度和最大寬度;(2)用萬(wàn)分之一天平稱A4復(fù)印紙的重量。(3)將葉片固定在A4復(fù)印紙上，準(zhǔn)確描形，剪形。用萬(wàn)分之一天平稱量剪形紙片的重量。(4)根據(jù)剪形紙片的重量、復(fù)印紙的重量和面積，換算出葉片的準(zhǔn)確面積。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)所測(cè)定的數(shù)據(jù)用Excel作統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)葉長(zhǎng)、葉寬、長(zhǎng)×寬、與葉面積定量關(guān)系進(jìn)行直線函數(shù)y=a+bx，冪函數(shù)y=axb，指數(shù)函數(shù)y=aebx3種函數(shù)模型的回歸分析，并對(duì)各回歸模型的相關(guān)系數(shù)作顯著性檢驗(yàn)，采用相關(guān)性最高者作為其描述模型。

數(shù)據(jù)分析采用SPSS13.0和Microsoft Visio軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片的數(shù)量特征

葉片的長(zhǎng)度、寬度、面積、長(zhǎng)×寬的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。葉長(zhǎng)、葉寬、葉長(zhǎng)×葉寬與葉面積的回歸方程回驗(yàn)葉面積值與實(shí)際葉面積值比較見(jiàn)表2。

表1 葉片寬度、長(zhǎng)度、長(zhǎng)×寬、面積的統(tǒng)計(jì)分析(長(zhǎng)度、寬度單位mm，面積，長(zhǎng)寬積的單位:mm2)

2.2 葉長(zhǎng)、葉寬、葉長(zhǎng)×葉寬與葉面積的回歸方程的分別擬合曲線

計(jì)算樣本葉面積，依長(zhǎng)和面積、寬和面積、長(zhǎng)×寬和面積，求出回歸方程，并對(duì)各方程分別做回歸顯著性檢驗(yàn)，(如圖1、2、3)，結(jié)果表明，紫荊葉片生長(zhǎng)規(guī)律均可由多種函數(shù)形式較好地表達(dá)出來(lái)。均呈極顯著冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和線性函數(shù)關(guān)系。其中，以長(zhǎng)和面積、寬和面積、長(zhǎng)×寬和面積的線性函數(shù)關(guān)系及寬和面積的冪函數(shù)求出的葉片面積和實(shí)際面積相差最小，誤差分別為 0.15%、0.046%、0.04%和0.047%。

表2 用回歸公式求得的30片葉面積和實(shí)際葉片面積的比較

圖1 紫荊葉片的長(zhǎng)度和葉面積擬合曲線

3 結(jié)論與討論

3.1 植物生長(zhǎng)過(guò)程中幾何形狀變化的兩種模式，是同速生長(zhǎng)型和異速生長(zhǎng)型［5］。同速生長(zhǎng)型往往表現(xiàn)在數(shù)量性狀間的關(guān)系為直線函數(shù)形式，而異速生長(zhǎng)型數(shù)量性狀間的關(guān)系為曲線函數(shù)。有時(shí)多種函數(shù)形式可同時(shí)較好地表達(dá)性狀間的關(guān)系，但為了減少預(yù)測(cè)或估計(jì)誤差，應(yīng)選擇相關(guān)性最好的擬合方程作為性狀特征的定量刻畫模型［6］。植物異速生長(zhǎng)的定量關(guān)系大多數(shù)都可以用冪函數(shù)較好地表達(dá)［7］。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，葉長(zhǎng)與葉面積、葉寬與葉面積、葉長(zhǎng)寬積與葉面積的冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、線性函數(shù)均呈正相關(guān)關(guān)系。

3.2 求葉面積的方法有很多［8］，打孔稱重法、干重法、鮮重法等操作簡(jiǎn)單易行但費(fèi)時(shí)費(fèi)工，測(cè)定結(jié)果的精確性較低［9］;激光葉面積儀法、光電葉面積儀法、數(shù)字圖像處理法等測(cè)定準(zhǔn)確，重復(fù)性好，但操作相對(duì)復(fù)雜［10，11］，相比之下，線性回歸的方法一旦建立了回歸方程，可迅速測(cè)量大量的掛樹(shù)的葉片面積，精確度較高，值得提倡。

3.3 本研究結(jié)果表明，回歸方程法可以滿足紫荊葉面積連續(xù)測(cè)定的需要，其數(shù)據(jù)精度較高，所耗費(fèi)用也較低，該法屬于比較實(shí)用的紫荊葉面積調(diào)查方法。通過(guò)葉面積和長(zhǎng)×寬、葉面積和葉寬、葉面積和葉長(zhǎng)的回歸方程及顯著性檢驗(yàn)可以得出結(jié)論，依據(jù)紫荊葉片的寬和面積、長(zhǎng)寬積和面積的線性函數(shù)關(guān)系及寬和面積的冪函數(shù)求出的葉片面積和實(shí)際面積相差最小。在具體應(yīng)用中，可根據(jù)所要求的精確度進(jìn)行選擇。

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