CN101298986A - 沙地阔叶植物叶面积的野外测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阔叶植物叶片的面积测定技术，具体为利用数码相机结合坐标纸、Photoshop软件测定和计算阔叶植物叶面积的方法。具体将植物叶片采集后用水浸泡，测定时取出叶片用滤纸吸干，平摊在透明塑料板上，按行排列，将塑料板放在一张固定的标准坐标纸上，用数码相机拍照，然后用Photoshop软件计算叶片的像素值，除以标准坐标纸中面积为1cm2的所占的像素值得到叶片面积，测量多个样品后求其平均值，即为该种植物的叶面积。该方法简单、准确、成本低，在野外的可操作性强，尤其适于易失水的阔叶叶片测定，为科学研究提供了一种实用的方法。
Description
技术领域
本发明涉及阔叶植物叶片的面积测定技术，具体为利用数码相机结合坐标纸、Photoshop软件测定和计算阔叶植物叶面积的方法。
背景技术
叶片是植物进行光合作用和蒸腾作用的主要器官，而叶面积是植物叶性特征的主要指标，它反映了植物对生境的适应程度。目前常用的叶面积测定方法主要有剪纸法、打孔测定法、排水量测定法、系数测定法、数格交叉法、光电测定法、扫描法。
剪纸法简单、方便，但对于不规则形状的叶片其精确度较低，也不适合具有较小叶片植株的叶面积测量，其精确度也受人为因素、纸张的均匀性等因素影响；打孔测定法亦有缺陷，如遇粗大叶脉容易产生误差；排水量测定法受植物本身水分状况影响较大，尤其沙地植物不同物种叶片含水量差异很大，且野外条件下空气干燥叶片易失水；系数测定法可用于活体测定，但不同植物、品种、不同叶龄叶片需分别测定系数，导致测定效率低下；数格交叉法测定结果相对准确，但需要消耗大量人工，且对于形状不规则叶片测量精度大大降低，甚至无法测量复杂类型叶片，而且在计数时受人为因素影响较大；由加拿大REGENT公司生产的Win/MacFOLIA阔叶图像分析系统以及CID公司生产的AM200便携式叶面积仪是光电测定法的代表性工具，虽然可以快速测定叶面积，且操作简单，可用于受到环境胁迫、病害和昆虫破坏植物叶面积的定量分析，但该系统成本高、价格昂贵，限制了其推广普及，而且在用手持式仪器进行测量时，叶片的扫描速度对测定结果影响较大；扫描法是目前使用较多且效率高的一种数字图像处理技术，但是受操作地点限制，要求在办公室操作，需要电脑、扫描仪、Photoshop和AutoCAD软件，而且叶片含水量大易失水时，很难铺平叶片又容易损坏扫描仪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便、迅捷、准确、连续测定和计算叶面积的沙地阔叶植物叶面积的野外测定方法.
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：将采集后的叶片平铺于坐标纸上，用数码相机拍照，在用Photoshop软件测定整个叶片像素点数(P1)及面积为1cm2的标准方格的像素点数(P2)，而后通过公式，叶面积(A)(cm2)＝整个叶片像素点数(P1)/标准方格像素点数(P2)，测量多个样品后求平均得到该物种的叶面积；所述拍照时，数码相机处于平铺有叶片的坐标纸的上方10-50cm处调焦至清晰，调整相机镜头平面与平铺有叶片的坐标纸的垂直面呈0-25°夹角时，拍下全部叶片。
所述用数码相机拍照根据样本数量确定所需分辨率，拍出的图像边缘与坐标线尽量平行。
使用Photoshop软件具体操作过程如下：在Photoshop图像处理软件中打开叶片图像，点击左侧工具栏中“魔棒”选中图片中的叶片部分或点击左侧工具栏中“磁性套索”手动画出叶片的轮廓，而后点击菜单栏中“图像”，在其菜单上用鼠标左键单击“直方图”，即显示选中图片中参数的像素(P1)；而后在点击左侧工具栏中多边形套索选中任意一个面积为1cm2的标准方格，点击菜单栏中“图像”，在其菜单上用鼠标左键单击“直方图”，即显示标准方格中参数的像素(P2)。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明方法克服了室内测定的限制，前期工作无需电源、电脑、扫描仪等办公设备，可在野外操作。
2.成本低，速度快。为完成本发明的测量只需采用普通数码相机，价格都在1000元以下，且1G的存储卡仅100元左右，测定较小的叶子可以同时拍照20张叶片。
3.本发明采用数码相机来协助完成对于沙地植物叶面积的测定，其不受室内测定的限制，后期处理又仅需要一台电脑及Photoshop软件，尤其是对于沙地植物叶面积的测定，克服了气候干燥易失水的情况，达到准确、快速、并可连续动态的观测不规则叶片生长变化趋势。
4.本发明野外操作所用工具仅为数码相机、塑料板、坐标纸，为植物生理生态研究提高了效率。
附图说明
图1为本发明用Photoshop软件环境下操作得到叶片像素值的示意图。
图2为本发明用Photoshop软件环境下操作得到标准方格像素值的示意图。
具体实施方式
沙地阔叶植物叶面积的野外测定方法，采集一种固沙植物细叶胡枝子(Lespedeza hedysareides)的完整叶片20枚，放入水中待叶片完全展开，取出用滤纸吸去水珠，平摊在固定了标准坐标纸(最小方格1mm2；标准方格1cm2)的透明底板上，叶片之间保持距离，用另一稍大于底板的透明且不反光的塑料板压平。
在遮阴的环境下进行拍照，将数码相机调至分辨率1600×1200，在平摊有叶片的标准坐标纸透明板的正上方30cm处调焦至清晰，图像边缘与坐标线尽量平行，调整相机与平铺有叶片的坐标纸的垂直面呈25°夹角时，关闭闪光灯(防止倒影)，拍下全部叶片。记录拍照的时间和植物种的名称，以便后期处理图像。
将图片导人计算机，在Photoshop图像处理软件中打开叶片图像(如果是全部叶片需要进行切割)，下面以单片叶为例：Windows XP操作系统下点击“开始菜单”→“所有程序”→点击“Adobe Photoshop 7.0”(以英文版为例)→点击“File”(文件)→“Open”(打开)→找到要处理的图片双击选中→点击左侧工具栏的“Magic wand tool(w)”(魔棒)点击选中图片中的叶片部分(或用“Lasso tool(L)”磁性套索手动画出叶片的轮廓)→点击“Image”(图像)→点击“Histogram”(直方图)→记录显示参数中的“Pixels”(像素)数值P1＝168155(参见图1和表1)→点击左侧工具栏中“Rectangular Marquee Tool(M)”(多边形套索)→在图片任意选择一个标准方格面积1cm2圈定→点击“Histogram”(直方图)→记录显示参数中的“Pixels”(像素)数值P2＝280896(参见图2和表1)→利用下面的公式计算叶面积为1.67cm2：十面积(A)(cm2)＝叶片像素点数(P1)/标准方格像素点数(P2)→重复20次以上操作，对所测的一组叶面积取平均值即为该物种的叶面积(数据见表1)。
表1细叶胡枝子叶面积
Claims (3)
1.一种沙地阔叶植物叶面积的野外测定方法，其特征在于：将采集后的叶片平铺于坐标纸上，用数码相机拍照，在用Photoshop软件测定整个叶片的像素点数(P1)及面积为1cm2的标准方格的像素点数(P2)，而后通过公式，叶面积(A)(cm2)＝整个叶片像素点数(P1)/标准方格像素点数(P2)，测量多个样品后求平均得到该物种的叶面积；所述拍照时，数码相机处于平铺有叶片的坐标纸的上方10-50cm处调焦至清晰，调整相机镜头平面与平铺有叶片的坐标纸的垂直面呈0-25°夹角时，拍下全部叶片。
2.按照权利要求1沙地阔叶植物叶面积的野外测定方法，其特征在于：所述拍出的图像边缘与坐标线尽量平行。
3.按照权利要求1沙地阔叶植物叶面积的野外测定方法，其特征在于使用Photoshop软件具体操作过程如下：在Photoshop图像处理软件中打开叶片图像，点击左侧工具栏中“魔棒”选中图片中的叶片部分或点击左侧工具栏中“磁性套索”手动画出叶片的轮廓，而后点击菜单栏中“图像”，在其菜单上用鼠标左键单击“直方图”，即显示选中图片中参数的像素点数(P1)；而后在点击左侧工具栏中多边形套索选中任意一个面积为1cm2的标准方格，点击菜单栏中“图像”，在其菜单上用鼠标左键单击“直方图”，即显示标准方格中参数的像素点数(P2)。
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