對觀賞植物的葉面積檢測
葉片式植物進(jìn)行光合作用最主要的器官，也是地球上生物進(jìn)行生存的最主要的能量來源，因此葉片的大小直接影響了植物光合作用的進(jìn)行，也對我們的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一定的效益影響。我們在對植物的葉面積進(jìn)行檢測的時(shí)候，都是需要借助植物葉面積儀來完成的，這樣速度快并且準(zhǔn)確率高。對指導(dǎo)作物合理密植、群體結(jié)構(gòu)調(diào)整、變量施肥和精確噴灌以獲得高產(chǎn)具有重要意義;對病蟲災(zāi)情的準(zhǔn)確估計(jì)和采取合理的保護(hù)措施有著重要的參考價(jià)值。多年來,人們對葉面積的測量做了大量的實(shí)驗(yàn)研究,測定葉面積的方法多種多樣,但或多或少都有一定的缺點(diǎn)。
其中,方格法操作過程既費(fèi)時(shí)又費(fèi)工,對于形狀不規(guī)則的葉片測量精度大大降低;打孔稱重法(或直接稱重法)受葉片厚度、葉齡及葉片含水量的影響很大,因而誤差太大;稱紙重法受取紙葉樣和紙張質(zhì)地均勻度的影響,也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差;拋物線擬合法或辛普松公式法不適合葉緣為不規(guī)則曲線的葉片;系數(shù)法和回歸方程法操作簡單,可活體測量,但事先需測量大量葉片,得出校正系數(shù)或最佳回歸模型,對單個(gè)葉片誤差較大,特定系數(shù)或模型只能適用于特定的種類、品種和植株,且不適應(yīng)于葉形變化大且無規(guī)律的種類品種;求積儀法比較準(zhǔn)確,可用此作為其它方法檢測的標(biāo)準(zhǔn),但需離體測量,操作方法繁瑣、速度慢,且葉子的長寬比越大,誤差就越大,周長越大,誤差也越大。
隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)水平的提高,圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域,具有操作實(shí)時(shí)、結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn),可節(jié)省大量的人力、物力和時(shí)間。鑒于傳統(tǒng)葉面積檢測法的缺點(diǎn)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),研究人員開始探索用圖像處理技術(shù)來檢測葉面積的方法。與葉面積測定儀測定結(jié)果相比較,檢驗(yàn)葉面積儀測定葉面積的可行性,并試圖尋找一種簡便、快速、準(zhǔn)確計(jì)算葉面積的方法,按比葉面積進(jìn)行聚類分析,為植物生理生態(tài)研究提供服務(wù)。
試驗(yàn)選擇完整的、大小各異的鵝掌柴、仙客來、三角梅、非洲茉莉、桂花和綠蘿葉片各30片,并將葉片按順序編號帶回實(shí)驗(yàn)室。測量葉的長、寬、鮮重和干重,分別采用葉面積儀測定葉片的葉面積,掃描儀掃描葉片得到葉片圖像,采用圖像處理技術(shù)測量葉面積,分別計(jì)算比葉面積、葉面積指數(shù)、葉形指數(shù),并對葉面積儀和掃描儀測定結(jié)果進(jìn)行分析比較,驗(yàn)證活體葉面積儀在觀賞植物應(yīng)用上的可靠性。聚類分析主要是基于距離的聚類,聚類的目的是給出數(shù)據(jù)的最優(yōu)劃分。
聚類結(jié)果體現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分布特征,利用聚類的方法分析未知的數(shù)據(jù),能夠從中發(fā)現(xiàn)有意義的模式。由于聚類是一個(gè)非監(jiān)督的過程,在許多實(shí)際應(yīng)用中要求對聚類的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,否則用戶無法知道發(fā)現(xiàn)的知識是否有意義。因此,比葉面積聚類分析結(jié)果可以反映植物的需光情況,即仙客來和三角梅喜陽光充足,桂花喜光,但有一定的耐陰能力,鵝掌柴、非洲茉莉和綠蘿喜半陰。由于比葉面積往往與植物的生長和生存對策有緊密的聯(lián)系,能反映植物對不同生境的適應(yīng)特征,使其成為植物比較生態(tài)學(xué)研究中的首選指標(biāo)。中國糧油儀器網(wǎng) http://www.feta-virtual.com/
