蘇茂

一年生黑麥草葉面積測(cè)定與不同施肥量葉面積的初步研究

蘇茂

（四川省涼山州畜牧獸醫(yī)科學(xué)研究所，四川 西昌 615042）

利用在安寧河流域的一年生黑麥草施肥試驗(yàn)，采集葉片測(cè)定葉長(zhǎng)與寬，制作數(shù)碼圖片，通過(guò)繪圖法測(cè)定葉面積作依據(jù)，用葉長(zhǎng)寬組成數(shù)組與葉面積進(jìn)行相關(guān)回歸擬合，篩選出一年生黑麥草計(jì)算葉面積簡(jiǎn)便快捷的回歸方程，y=-26.0185+186.0849x1+211.0069x2-185.1390x3，并通過(guò)不同施肥水平葉面積指數(shù)分析評(píng)價(jià)LAI與生物產(chǎn)量的關(guān)系, 為進(jìn)一步提高種植產(chǎn)量提供了依據(jù)。

一年生黑麥草；葉長(zhǎng)寬數(shù)組；回歸方程；葉面積指數(shù)

四川西南部的安寧河流域，屬亞熱帶暖溫生態(tài)區(qū)，一年生黑麥草在該區(qū)冬春生長(zhǎng)良好，刈割再生萌發(fā)快產(chǎn)量高，是當(dāng)?shù)啬翗I(yè)發(fā)展的優(yōu)質(zhì)飼料來(lái)源，從深層次評(píng)價(jià)和了解不同品種，不同種植模式的生產(chǎn)潛力，研究作物生長(zhǎng)的重要器官葉片是什分必要的，葉面積是作物光合作用，生理生化和生產(chǎn)力的重要評(píng)價(jià)參數(shù)[1-3]，筆者結(jié)合生產(chǎn)試驗(yàn)過(guò)程，擬用數(shù)碼圖像繪圖法可較準(zhǔn)確測(cè)定物體面積為依據(jù)，結(jié)合回歸相關(guān)法，尋求簡(jiǎn)便快捷的黑麥草葉面積測(cè)定方法，為生產(chǎn)科研服務(wù)。

1 材料與方法

1.1 材料

在安寧河流域中段的西昌市市郊涼山州畜牧獸醫(yī)科學(xué)研究所一年生黑麥草種植地，于牧草刈割期，隨機(jī)按分蘗枝取樣，保鮮條件送到室內(nèi)，作為分析研究材料。

1.2 方法

1.2.1 葉片數(shù)碼圖片制作與葉面積、葉片長(zhǎng)、寬的測(cè)定 將田間取樣采集的葉片，分別隨機(jī)取完整葉片編號(hào)，先用標(biāo)準(zhǔn)尺逐片測(cè)定葉片的長(zhǎng)、寬，為了較準(zhǔn)確估測(cè)到代表長(zhǎng)柳葉葉形的綜合寬度，分別從葉尖向下的4 cm處，8 cm處，15 cm處，葉下部5 cm處和15 cm處的逢中各點(diǎn)測(cè)一葉寬，計(jì)算綜合平均葉寬度；然后將葉片按10 cm左右長(zhǎng)度剪為節(jié)，移放在兩塊玻璃板中（并標(biāo)上標(biāo)尺）壓平，利用數(shù)碼相機(jī)垂直對(duì)焦制作清晰圖片，轉(zhuǎn)入電腦中備用，用電腦安裝的 autoACD繪圖軟件，用繪圖法準(zhǔn)確測(cè)定每片葉的葉面積。

1.2.2 計(jì)算葉面積指數(shù) 按不同施肥量試區(qū)與所測(cè)葉面積，按公式LAI=總?cè)~面積/土地面積，計(jì)算出葉面積指數(shù)，用于評(píng)價(jià)與生物產(chǎn)量的相關(guān)性。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析 將所測(cè)每片葉的長(zhǎng)、寬與葉面積相對(duì)應(yīng)，組成分析數(shù)組，數(shù)組設(shè): 長(zhǎng)（x1）、寬（x2）、長(zhǎng)寬和（x3）、長(zhǎng)寬積（x4）、長(zhǎng)與寬（x5）、長(zhǎng)與寬和長(zhǎng)寬和（x6）、長(zhǎng)與寬和長(zhǎng)寬積（x7）、長(zhǎng)寬和與長(zhǎng)寬積（x8）、長(zhǎng)與寬與長(zhǎng)寬和與長(zhǎng)寬積（x9）數(shù)組為自變量，設(shè)葉面積（y）為依變量，利用Excel和SPSS軟件完成變量參數(shù)，數(shù)組相關(guān)，數(shù)組回歸等分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣本葉片性狀情況

研究樣本性狀列表1，看出葉長(zhǎng)、綜合葉均寬度、數(shù)碼圖像實(shí)測(cè)葉面積，平均值分別為30.13 cm、0.785 cm和22.80 cm2，看出參數(shù)離散度均較大，葉面積大小值之比為1:2.34，表明一年生黑麥草葉片性狀之間差異較大。

2.2 葉片長(zhǎng)寬數(shù)組與葉面積相關(guān)系數(shù)

葉片數(shù)組相關(guān)分析列表2，看出除葉長(zhǎng)與葉寬，葉寬與長(zhǎng)寬和為負(fù)相關(guān)外，其余數(shù)組相關(guān)系數(shù)均達(dá)到顯著和極顯著水平，其中葉長(zhǎng)，長(zhǎng)和寬，長(zhǎng)寬積與葉面積相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著；自變量間的葉長(zhǎng)與長(zhǎng)寬和，長(zhǎng)寬積數(shù)組，長(zhǎng)寬和與長(zhǎng)寬積數(shù)組R值也達(dá)到極顯著水平，可見(jiàn)涉及葉長(zhǎng)、長(zhǎng)寬和、長(zhǎng)寬積與葉面積數(shù)組相關(guān)性強(qiáng)，可見(jiàn)組成數(shù)組采用回歸擬合計(jì)算葉面枳方程存在可能性大。

表1 樣本葉片性狀統(tǒng)計(jì)

表2 葉片長(zhǎng)寬各數(shù)組與葉面積相關(guān)系數(shù)

2.3 葉面積與長(zhǎng)寬數(shù)組間回歸方程建立與回歸擬合分析

利用測(cè)定出葉片長(zhǎng)和綜合平均寬度組成各數(shù)組與葉面積的線性回歸擬合結(jié)果列表3，從表3可看出所建9個(gè)一元到多元回歸方程，其中長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬和數(shù)組一元方程擬合度較差，相關(guān)系數(shù)在0.3774～0.8566之間，決定系數(shù)（擬合優(yōu)度）僅在0.1424～0.7338之間，回歸誤差在2.1682～ 3.8918之間，均大于其它擬合方程誤差值；其它6個(gè)方程，擬合相關(guān)系數(shù)在0.9525～0.9694之間，決定擬合優(yōu)度在0.9073～0.9397之間，擬合標(biāo)準(zhǔn)誤僅在1.0520～1.2791之間，各方程F值均達(dá)到極顯著水平，表明這些方程擬合可靠程度較高，用于計(jì)算葉面積是可行的；比較可看出其中長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬和數(shù)組，回歸誤差最?。?.0520），擬合方程相對(duì)準(zhǔn)確度更高，擬合優(yōu)度達(dá)到0.9397，綜合比較分析結(jié)果，長(zhǎng)與寬與長(zhǎng)寬和數(shù)組擬合方程，y=-26.0185+186.0849x1+211.0069x2-185.1390 x3，擬合度相對(duì)最優(yōu)。

表3 各數(shù)組與葉面積的回歸分析

2.4 回歸方程的預(yù)測(cè)面積與數(shù)碼圖像實(shí)測(cè)面積的比較分析

為了證實(shí)數(shù)組所建方程計(jì)算面積的準(zhǔn)確性，將所建方程的預(yù)測(cè)面積與實(shí)測(cè)面積列表4，看出所建9個(gè)方程預(yù)測(cè)面積的殘差值，分布在-3.6E-11至-5.3E-15之間，表明預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值差異達(dá)到極小差異水平，結(jié)合擬合優(yōu)度程度相對(duì)更高的長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬和數(shù)組方程（回歸誤差最小1.0520，擬合優(yōu)度最大0.9397），其預(yù)測(cè)面積與實(shí)測(cè)面積擬合散點(diǎn)圖一致性好，因此選擇長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬和數(shù)組方程，Y=-26.0185+186.0849x1+ 211.0096x2-185.1390x3，本例擬合值22.7899，與實(shí)測(cè)平均值22.80相接近，作為黑麥草通式計(jì)算葉面積的方程。

表4 所建回歸方程預(yù)測(cè)面積與實(shí)測(cè)平均面積比較

2.5 一年生黑麥草不同施肥水平葉面積指數(shù)分析

經(jīng)該研究測(cè)定得到不同施N肥水平的葉面積指數(shù)見(jiàn)表5，各重復(fù)試區(qū)葉面積指數(shù)，在0.812～ 1.782之間，小區(qū)6 m2產(chǎn)量在2.57～5.64 kg之間，經(jīng)方差分析產(chǎn)量差異顯著，各小區(qū)葉面積指數(shù)差異也顯著（＜0.05），有關(guān)研究指出LAI和生產(chǎn)力是相似的關(guān)系，在栽培植物的群體中，LAI大約在4時(shí)常是最適值[5]，因此可以看出本例（一年生黑麥草）當(dāng)不同施N肥量LAI約達(dá)到1的差異，產(chǎn)量差異可達(dá)到顯著水平；二是看出還低于最適LAI指數(shù)2以上，仍存在一定生產(chǎn)潛力，表明通過(guò)種植密度或施肥等措施促進(jìn)葉面積增加，使單位面積LAI達(dá)到最適水平，提高一年生黑麥草在安寧河流域生態(tài)區(qū)的生產(chǎn)水平存在可能性。

表5 產(chǎn)草量與葉面積指數(shù)方差分析

3 討論與結(jié)論

（1）該研究以數(shù)碼圖像繪圖法可準(zhǔn)確測(cè)定物體面積為依據(jù)，同時(shí)注意到黑麥草是長(zhǎng)柳葉葉又尖的形狀特點(diǎn)，采用多點(diǎn)葉寬求出綜合葉寬代表葉最適寬度指標(biāo)，用以組成多個(gè)數(shù)組，組建回歸方程作比較篩選，得知本文所擬5點(diǎn)測(cè)定綜合葉寬是適用的[6-7]。

（2）依據(jù)葉面積指數(shù)是植物生產(chǎn)力之間是相似的關(guān)系，本例對(duì)不同施N肥量的葉面積指數(shù)的測(cè)比，最大試區(qū)指數(shù)為1.782，看出在LAI僅高對(duì)照組1的水平，產(chǎn)量差異達(dá)到顯著，離最適葉面積指數(shù)尚差2以上，表明通過(guò)生產(chǎn)措施增加葉面積，在西昌生態(tài)區(qū)的一年生黑麥草存在生產(chǎn)潛力。

（3）試驗(yàn)研究結(jié)論是經(jīng)9個(gè)數(shù)組方程擬合度比較，篩選出長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬和數(shù)組方程最優(yōu)，方程y=-26.0185+186.0849x1+211.0069x2-185.1390 x3，為一年生黑麥草計(jì)算樣本葉面積提供了簡(jiǎn)便快捷方法。

[1] 曾曉珊, 鄒冬生, 孫煥良, 等. 龍須草葉面積測(cè)定方法的初步研究[J]. 作物研究, 2004（1）: 31-32+35.

[2] 田青, 曹致中, 張睿. 基于數(shù)碼相機(jī)和Auto CAD軟件測(cè)定園林植物葉面積的簡(jiǎn)便方法[J]. 草原與草坪, 2008（3）: 28-31.

[3] 黃燕, 任光輝. 基于圖像處理的葉面積測(cè)定方法的研究[J]. 農(nóng)機(jī)化研究, 2006（9）: 192-193.

[4] 毛麗萍, 郭尚. 回歸相關(guān)法測(cè)定西葫蘆葉面積研究[J]. 上海蔬菜, 2008（5）: 74-75.

[5] 潘艷, 何勝江, 李心美, 等. 白三葉葉面積測(cè)定方法研究[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 37（8）: 150-152.

[6] W. 拉夏埃爾, 李博譯. 植物生理生態(tài)學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1980.

[7] 潘介春, 黃幸, 鄧英毅, 等. 回歸方程法測(cè)定兩個(gè)龍眼品種葉面積研究[J]. 亞熱帶植物科學(xué), 2019, 48（2）: 155-160.

（2021–05–18）

S816.5+1

A

1007-1733（2021）09-0010-04