圆形与狭长形叶片叶面积计算方法.pdf

-1- 圆形与狭长形叶片叶面积计算方法圆形与狭长形叶片叶面积计算方法1 廖林仙，邵孝侯，陈晓峰 河海大学农业工程学院，江苏南京（210098） E-mail：liaolinxian@ 摘摘 要：要：基于实测的叶面积与叶长、叶宽数据，分别针对狭长形和圆形叶片，探讨了叶片面 积的计算方法对狭长形叶片，在分析作物的叶面积和叶长宽积之间关系的基础上，确定了 玉米、水稻的叶面积计算的修正系数分别为 0.73、0.77，与通常采用的 0.75 相比，玉米的修 正系数有所减小，而水稻的修正系数有所增加，采用率定的修正系数计算叶片面积，取得很 好的计算结果；对圆形叶片，分别按照 d=（L+W）/2 和 d=（L+2W）/3 进行直径等效，进 而采用圆形面积计算公式计算叶片面积，结果与实测结果具有较高的一致性，并且采用 d= （L+2W）/3 近似的结果优于采用 d=（L+W）/2 近似的结果 关键词：关键词：叶面积，校正系数，等效直径，叶片形状 叶片是植物的主要营养器官，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目前常用的叶面积的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[1-5]。

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；叶面积仪器法虽然具有快速、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因此建立方便、准确、无损的叶面积测定方法，有着极为重要的实用价值 在应用最多的长宽法方面， 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[2，3，6-8]或校正系数的直接应用[8-12]，缺乏对校正系数的系统研究，而对不同形状叶片叶面积计算方法缺乏深入探讨 本文基于实测的多种作物的叶片面积与叶片长度、 宽度资料，分别针对狭长形与圆形叶片采用长宽法和等效直径近似圆法对叶面积进行了估算，为叶面积的快速、无损测量提供了简便实用的方法 1. 材料与方法材料与方法 选择完整、大小各异的水稻、玉米、大豆和红薯的叶片若干，采用 AM-200 型便携式手持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 所有观测均在南京市板桥农业生态示范园内进行 对狭长形叶片水稻和玉米，根据公式 1 计算确定各种作物的修正系数 k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 k=Al/（L×W） 1） 其中 k 为修正系数；Al为叶面积，cm2；L 和 W 分别为叶片的最大长度和最大宽度，cm。

针对圆形叶片大豆和红薯，分别按照等效直径为 d=（L+W）/2 和 d=（L+2W）/3 进行近似（如图 1） ，根据圆形面积公式进行计算 即分别按照公式2和公式3计算 16)WL(A2l+=π 2） 1本课题得到教育部重点科研资助项目（重点 03171）的资助 (L+W)/2 (L+2W)/3图 1 圆形叶片等效直径示意图 -2- y = 0.9969x - 0.0494 R2 = 0.99180102030405001020304050 长宽法/cm2CI203测定/cm200水稻 N=50 y = 0.9566x + 20.24 R2 = 0.9439200300400500600700200300400500600700 长宽法/cm2CI203测定/cm2玉米 N=20 叶面积仪测定/cm2 叶面积仪测定/cm2 36)2WL(A2l+=π 3） 其中各项意义同式 1，π 为圆周率 2. 研究结果研究结果 2.1 狭长形叶片叶面积估算方法狭长形叶片叶面积估算方法 2.1.1 修正系数修正系数 对狭长形叶片根据测量得到的水稻、 玉米叶面积和长宽积， 根据实测得到叶面积和叶片最大长度与宽度资料， 通过回归分析建立叶面积与长宽积之间的回归方程， 确定水稻和玉米的修正系数 k 分别为 0.77（n=80，R2=0.9845）和 0.73（n=50，R2=0.9453） 。

玉米的修正系数为 0.73，与通常采用的 0.75（王得贤，1999；杨国虎，2005；张旭东，2006）相比有所减小，水稻的修正系数为 0.77，与通常采用的 0.75（陶洪斌，2006；石春林，2006）相比有所增加 比较玉米和水稻叶片的修正系数可以发现水稻的修正系数更大， 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 20.1）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 2.1.2 验证结果验证结果 对验证样本，根据回归得到的修正系数 k 和实测得到的叶片长度与宽度指标，根据式 1计算得到水稻、 玉米叶面积的计算值与实测值比较可以发现， 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 （如图 2） ， 计算值与测定值之间的决定系数 R2均在 0.9以上， 相对误差分析显示长宽法计算得到的水稻、 玉米叶面积结果的相对误差绝对值的平均值分别为 4.1%、4.2%定义相对误差绝对值小于 10%为合格，统计得到水稻、玉米长宽法计算结果的合格率均达到 95%以上 图 2 长宽法与测定结果比较 2.2 圆形叶片叶面积估算结果圆形叶片叶面积估算结果 分别采用式 2 和式 3 计算得到大豆和红薯圆形叶片的叶面积， 计算结果与实测结果的对比如图 3 和表 4。

分析两种公式计算结果可以发现，采用等效直径按近似圆法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（如图 3） ，并且按照 d=（L+2W）/3 进行等效计算的结果优于按照 d=（L+W）/2 进行等效的结果，表现为计算值与实测值回归关系更 -3- y = 1.0646x - 3.0949 R2 = 0.9806030609012015018004080120160 CID测定/cm2圆形公式法3/cm2y = 1.1233x - 0.813 R2 = 0.9727030609012015018004080120160 CID测定/cm2圆形公式法2/cm2叶面积仪测定/cm2叶面积仪测定/cm2 y = 1.0684 x + 2.3005 R2 = 0.9179030609012015018004080120160 CID测定/cm2圆形公式3/cm2y = 1.1294 x + 2.7456 R2 = 0.9337030609012015018021004080120160 CID测定/cm2圆形公式2/cm2叶面积仪测定/cm2叶面积仪测定/cm2 加接近 y=x 的直线 以大豆为例， 按照式 2 计算的结果与实测结果之间的关系为 y=1.1233x+ 0.813（R2=0.9727） ，而采用公式 3 计算得到的结果与与实测结果之间的关系为 y=1.0646x+ 3.0949（R2=0.9806） ，斜率比较可以发现采用公式 3 的斜率更加接近 1，但截距正好向方，采用公式 2 的截距更接近 0，效果更好。

在红薯叶面积估算方面，公式 3 结果同样优于公式2，其斜率和截距分别为 1.0684 和 2.3005，与公式 2 结果的 1.1294 和 2.7456 相比，斜率更加接近 1，截距更接近 0 （a）大豆( N=90) （b）红薯( N=85) 图 3 圆形叶片叶面积计算结果分析（a. 大豆；b. 红薯） 3. 结论结论 分别针对狭长形和圆形叶片， 采用长宽法和等效直径近似圆法计算作物叶面积， 结果表明： 对于狭长叶片如玉米和水稻叶片， 采用长宽法计算叶面积的修正系数分别为0.77和0.73，与通常采用的 0.75 有一定差异，采用率定的修正系数计算叶片面积，取得很好的计算结果，与实测结果具有很好的一致性； 对圆形叶片， 分别采用等效直径为 d= （L+W） /2 和 d= （L+2W）/3 进行近似，计算结果与实测结果具有较高的一致性，并且采用 d=（L+2W）/3 近似的结果优于采用 d=（L+W）/2 近似的结果 -4- 参考文献参考文献 [1] 冯冬霞,施生锦.叶面积测定方法的研究效果初报[J].中国农学通报.2005,21(6):150-153 [2] 柏军华,王克如,初振东,等.叶面积测定方法的比较研究[J]. 石河子大学学报(自然科学版).2005, 23(2):216-218 [3] 王家保,林秋金,等.5 种测量热带果树单叶面积的方法研究[J]. 热带农业科学,2003,23(1):11-14 [4] 杨劲峰,陈清,等.数字图像处理技术在蔬菜叶面积测量中的应用[J]. 农业工程学报, 2002, 18(4): 155-158 [5] 张恒敢,杨四军,等.应用数字图像处理测定作物叶面积的简便方法[J]. 江苏农业科学,2002,(3):20-25 [6] 刘贯山.烟草叶面积不同测定方法的比较研究[J]. 安徽农业科学, 1996,24(2):139-141. [7] 李雁鸣,胡冰华,张建平,等. 魔芋(Amorphophallusrivieri Durieu) 叶面积测定方法的初步研究[J] 河北农业 大学学报,2000,23(4):23-25 [8] 陶洪斌,林杉. 打孔称重法与复印称重法和长宽校正法测定水稻叶面积的方法比较[J]. 植物生理学通 讯,2006,42(3):496-498 [9] 杨国虎,李建生,罗湘宁,等. 干旱条件下玉米叶面积变化及地上干物质积累与分配的研究[J]. 西北农林科 技大学学报(自然科学版).2005, 33(5):27-32 [10] 张旭东,蔡焕杰,付玉娟,等. 黄土区夏玉米叶面积指数变化规律的研究[J]. 干旱地区农业研 究,2006,24(2):25-29 [11] 王得贤. 四种测定单株玉米总叶面积方法的比较[J]. 青海农林科技,1999,(4):20-21 [12] 石春林,朱艳,曹卫星.水稻叶片几何参数的模拟分析[J]. 中国农业科学,2006,39(5):910-915 Leaf area determination for circular and long-narrow leaves Liao Linxian, Shao Xiaohou, Chen Xiaofeng Department of Agriculture Engineering, Hohai University, Nanjing (210098) Abstract Leaf area calculation methods were investigated for circular and long-narrow leaves, based on the measurement of leaf area, leaf length and width. For the long-narrow leaves, correcting coefficients of leaf area measurement by length-width method of maize, paddy rice were determined, based on the analysis of relationship between leaf area and leaf length plus width. Correcting coefficients were tested by ap。