直接法和间接法测定冬小麦叶面积指数

论文总字数：13845字

目 录

1 引言 5

1.1 研究背景及意义 5

1.2 国内外研究现状 5

1.2.1 国内研究现状 5

1.2.2 国外研究现状 5

1.3 研究内容 5

2 材料与方法 6

2.1 站点介绍 6

2.2 直接法测定叶面积指数 6

2.3 间接法测定叶面积指数 6

2.3.1 Can-eye具体功能 6

2.3.2软件使用过程 7

2.3.3 Can-eye工作原理 10

3 结果与分析 10

3.1 直接法（称重法）数据处理 10

3.2 自动和手动曝光之间的差异 11

3.3 孔隙度（Po）的季节变化 12

3.4 直接法和间接法测得叶面积指数的比较 13

4 结论 14

参考文献 16

致谢 18

直接法和间接法测定冬小麦叶面积指数

童潘

，China

Abstract：A method for direct determination of leaf area index (weighing method) and indirect determination method (image)，the winter wheat leaf area index of Nanjing University of Information Science and Technology agricultural station were determined. The direct determination method is a weighing method based on leaf dry weight，only the winter wheat select the same growth stage，the different parts of the punch，count，according to the different parts of the leaf dry weight conversion in a certain area. In recent years，the rapid popularity of digital cameras，while its convenient carrying，simple operation and other advantages，in the determination of leaf area index，to obtain plants using digital camera digital photos become a kind of potential and leaf area index measuring means. Indirect measurement method is to use SLR digital camera，in the two mode (auto，f5.6) shooting，take winter wheat images，using CAN-EYE and Photoshop software processing images，can intuitively draw data results. The data obtained from the two methods were plotted and analyzed by correlation analysis and comparative analysis. The results show that the direct method for the determination of leaf area index results are relatively accurate，to a certain extent for the observed LAI，but direct determination of destructive，time-consuming and laborious，The direct method of measurement has basically developed to a platform；Two modes of indirect method for the determination of the results is less than the direct method. The results obtained by the camera in the intelligent model (auto) are smaller than the actual leaf area index，which can be used as a direction for further research. The results of the f5.6 model are not satisfactory，and the optimal exposure may not be used，so we should pay more attention to this aspect. Overall，the two sets of data relations are related，indirect measurement method is simple，and the data results are more intuitive.

Key words：Leaf area index (LAI)；winter wheat；weighting method；CAN-EYE

引言

研究背景及意义

植物的叶片进行光合作用，是制造养分的主要器官。叶面积指数（LAI）是量化植物结构特征的重要参数。所以，叶面积的测定对研究植物的生物特性、指导生产具有不可或缺的意义。叶面积指数（LAI）指单位土地面积上所有植物叶片总面积占土地面积的倍数，即：叶面积指数=叶片总面积/土地面积，是一种非常重要的植物生态系统研究结构参数^[1]。LAI是研究植物冠层表面物质和能量交换的一个重要参数，被广泛应用于植物生长模型、能量平衡模型 、气候模型和冠层反射模型等诸多方面的研究，存在应用领域和目的不同，许多国内学者对它的性质、定义提出不同的见解 ^[3]。同时，叶面指数的测定方法受到采样方法、数据分析和仪器操作误差等因素影响，至今国内外没有通用而简便的方法^[4]。有效提高测定方法的准确度，不断完善相关学术和技术，是当前国内外研究的重要目标^[5]。

国内外研究现状

国内研究现状

刘立鑫和李凤日运用叶面积指数直接法 (称重法)与间接法 (冠层分析仪测定法)^[6,7]，对黑龙江省帽儿山的天然次生林区测定的叶面积指数进行相关性分析和对比分析研究。研究结果表明，直接测定法的结果基本可以当成实测叶面积指数，间接测定方法精度比前者低25%～40%，但间接法测定结果更能明显地反映叶面积指数变化规律，更加具有实际意义^[8]。

刘志理、金光泽和周明利用直接法和间接法^[9]测定了小兴安岭地区阔叶红松林(Pinus koraiensis) LAI的季节动态，直接法结果可代表真实的LAI。参考真实的LAI，评估半球摄影法(digital hemispherical photography，DHP)和LAI-2000植物冠层分析仪测定的有效叶面积指数(effective LAI，Le )。一定程度上，LAI-2000分析仪测定的Le经过α、Ω E和γE校准后，精度显著提高，每个时期与真实的LAI的差异均小于9%。研究结果表明，在考虑木质部和集聚效应对光学仪器法的前提下，DHP和LAI-2000植物冠层分析仪都能比较准确地测定针阔混交林LAI的季节动态。

国外研究现状

直接测定法已经发展到了一定平台，国内外的直接测定方法基本一致，随着科技创新发展，间接测定方法层出不穷，逐步替换直接测定法。但直接测定法的值相比于间接法来说是真实叶面积指数LAI，可以作为间接测定方法的校准^[10]。

浦瑞良等在俄勒冈州不同的森林类型样地上利用 CASI数据，对美国西部黄松 LAI与 CASI数据的相关性进行了研究，采用基于植被指数的估计方法和多元回归预测方法估算森林LAI^[12,13]。结果表明在单变量回归分析中，LAI与NDVI之间的双曲线关系是估计 LAI的最合适的方法。

研究内容

采用叶面积指数直接测定方法（称重法）与间接测定方法（图像法），对的农气站冬小麦叶面积指数进行测定，对测定的结果数据进行运用相关性对比分析，总结和分析这两种叶面积指数测定方法的优劣。

材料与方法

站点介绍

农业气象试验站(32°14′N，118°42′E，海拔32m)。该试验区属亚热带季风气候区，年平均降水量1106mm，年平均气温为15.6℃，年极端气温最高为39.7℃，最低为-13.1℃，土壤人为水成黄黏土^[14]。该地区自然气候资源丰富，年降水较多，适合冬小麦生长发育。冬小麦于2015年10月19号播种，6月15日收获，生育期划分如下：11月13日到11月27日为播种出苗期；11月28日到12月17日为分蘖期；12月18到1月7日为越冬期；1月7到2月27日为返青期；2月28日到3月19日为起身期；3月20到3月30日为拔节期；3月31日到4月28为抽穗期；4月29到5月16日为开花期；5月17日到6月15日为成熟期。

直接法测定叶面积指数

在农气站试验田中将筛选得到发育较好的冬小麦。叶面积指数定是将称重的叶片重叠放到一起，用打孔器进行叶面积取样，打出相等面积的小圆叶片，再次进行称重。设小圆片的叶面积为 a，单位为cm²，重量为b，单位为g，样本叶鲜重为w，单位为g，叶面积为LA，单位为m²，计算公式为：

（1）

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