CN112857266B - 一种对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种根据落叶植物在落叶期形态学特征，对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法。在目标落叶植物的全株叶片大小变化不大/变化较大两种情况下，分别提出了估测落叶植物在盛叶期全株的总叶面积的一套可行的方法，解决了相关领域科研和生产实践中的一个技术难题。

Description

一种对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法
技术领域
本发明属于生态学技术领域，涉及一种根据落叶植物在落叶期形态特征对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法。
背景技术
在科研和生产实践中，人们有时不仅需要在盛叶期，估测植物的全株总叶面积，有时还需要在落叶期，反演估测植物在盛叶期全株的总叶面积；或者在较难估测植物盛叶期全株总叶面积的情况下，需要利用落叶期形态学特征，反演估测植物在盛叶期全株的总叶面积。实际上，对于冠型较大且枝叶繁茂的植物而言，估测其在盛叶期的全株总叶面积，都已经是一个很大的难题了，那么在落叶期或无叶期，是否能够反演估测植物在盛叶期全株的总叶面积值得我们研究。
发明内容
经过长期观察和思考发现，落叶植物在落叶期或无叶期的一些形态学特征，可以用来作为估测其在盛叶期全株总叶面积的重要线索或根据。基于此，本发明提出了一种根据落叶植物在落叶期形态学特征对盛叶期全株总叶面积进行估计的方法。
主要方法和步骤：
步骤1：在目标落叶植物的全株叶片大小变化不大(对所述目标植物的叶片先根据目测，分出大叶片组与小叶片组，然后经统计学分析，发现在大叶片组与小叶片组的叶面积间差异不显著)的情况下，在目标落叶植物的落叶期，随机选取目标落叶植物的冠层之下、形态完整的、属于该植物种的落叶多片，作为样品叶片。优选地，样品叶片大于50片。重复3次。在目标落叶植物的落叶自然状态不够平展、不便进行叶面积测量的情况下，用水湿润和软化样品叶片后，擦干样品叶片表面，在不破坏叶片形态的前提下，尽可能平展样品叶片，用常规叶面积仪，测每个样品叶片的面积，把所有样品叶片的面积相加，除以样品叶片数量，即得到全部样品叶片面积的平均值La。
在目标落叶植物的全株叶片大小变化较大(对所述目标植物的叶片先根据目测，分出大叶片组与小叶片组，然后经统计学分析，发现在大叶片组与小叶片组的叶面积间差异显著)的情况下，在目标落叶植物的落叶期，对目标落叶植物冠层之下、形态完整的、属于该植物种的落叶，按叶片大小进行分组i(i＝1…n)，每组叶片大小处于一定范围内(根据最小叶片面积和最大叶片面积之间的差值δ进行n等分，每组叶片的面积差值范围在δ/n之内)。在不同组别i(i＝1…n)内，分别随机选取目标落叶植物冠层之下、形态完整的、属于该植物种的落叶多片，作为样品叶片。优选地，每组i(i＝1…n)内，选择样品叶片数量大于50片。重复3次。在目标落叶植物的落叶的自然状态不够平展、不便进行叶面积测量的情况下，用水湿润和软化样品叶片后，擦干样品叶片表面，在不破坏叶片形态的前提下，尽可能平展样品叶片，用常规叶面积仪，测每组i((i＝1…n)每个样品叶片的面积，把各组所有样品叶片的面积相加，除以各组样品叶片数量，得到各组别i(i＝1…n)样品叶片面积平均值Li(i＝1…n)。
步骤2：针对目标落叶植物在落叶期的枝条上因落叶而留下的叶痕，随机测量多组叶痕间距数据。优化地，随机测量大于50组叶痕间距数据，重复3次，得到目标落叶植物的枝条上叶痕平均间距Δ。
在落叶期目标植物枝条不多(少于或等于100个)、且不需要借助其他设施即可进行人为测量的情况下，对落叶期目标植物的每个枝条的长度均进行测量；在落叶期目标植物枝条较多(多于100个)、和/或一般需要借助其他设施才可进行人为测量的情况下，采取简易方法，估测落叶期目标植物每个枝条的长度：用量尺标示目标植物上至少一个枝条后，对目标植物落叶期冠层进行拍照(选取合适的一个或多个拍照角度，使全部枝条都能被清晰纳入视野)。在枝条之间有互相遮挡重叠或较难分辨彼此的情况下，进行多次拍照，直至每个枝条都能被辨识清楚。在拍照过程中，尽可能查看清楚植物的每个枝条的情况，分辨出可生长叶片的枝条和不生长叶片的枝条，并以草图方式，记录下不生长叶片的枝条的准确位置。之后，按量尺所标示的枝条实际长度与照片中的枝条长度间的比例关系，估测目标植物上每个可生长叶片的枝条的长度li(i＝1…n)。
根据估测的落叶期目标植物上有叶片分布的所有枝条的长度L(即所有li之和)和叶痕平均间距Δ，计算目标植物上叶片数量N(N＝L/Δ)。
步骤3：在目标落叶植物的全株叶片大小变化不大(对所述目标植物的叶片先根据目测，分出大叶片组与小叶片组，然后经统计学分析，发现在大叶片组与小叶片组的叶面积间差异不显著)的情况下，采用前期测得的样品叶片面积的平均值La乘以目标植物在盛叶期植株的总叶片数量N的估测值，得到目标植物在盛叶期植株的总叶面积估测值LT。
在目标落叶植物的全株叶片大小变化较大(对所述目标植物的叶片先根据目测，分出大叶片组与小叶片组，然后经统计学分析，发现在大叶片组与小叶片组的叶面积间差异显著)的情况下，随机选取落叶期目标落叶植物冠层之下、形态完整、属于该植物种的落叶多片。优选地，选择目标植物的落叶数量为100-300片，观察和分析其中属于不同组别i(i＝1…n)的叶片的比例，重复3次。以此作为反演估测目标植物在盛叶期全株叶片中属于不同组别i(i＝1…n)的叶片的比例Ri(i＝1…n)。
采用前期测得的各组别i(i＝1…n)样品叶片面积平均值Li(i＝1…n)分别乘以目标植物在盛叶期植株的总叶片数量N，再分别乘以各组别i((i＝1…n)的叶片的比例Ri(i＝1…n)的估测值，分别得到目标植物在盛叶期植株的各组别i(i＝1…n)叶片的总叶面积估测值LTi(i＝1…n)，对所有LTi(i＝1…n)求和，得到目标植物在盛叶期植株的总叶面积估测值LT。
本发明的有益效果包括：通过本技术能够在植物落叶期，利用落叶期植物的一些形态学特征，反演估测植物在盛叶期全株的总叶面积。在目标落叶植物的全株叶片大小变化不大/变化较大(大叶片组与小叶片组的叶面积间差异不显著/显著)两种情况下，分别提出了估测植物在盛叶期全株的总叶面积的可行方法，解决了相关领域科研和生产实践中的一个技术难题。现阶段没有可以通过落叶期估测植物盛叶期全株的总叶面积的方法，本方法是发明人的独创方法。该方法解决了通过落叶期估测植物盛叶期全株的总叶面积这一通常认为不可能、但同时又很重要的技术难题。
附图说明
图1是本发明根据落叶植物在落叶期形态特征对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法的示意图。
图1中：(1)不同大小的落叶；(2)用水湿润和软化后的不同大小的落叶；(3)叶痕；(4)叶痕间距。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
本发明公开了一种根据落叶植物在落叶期形态学特征，对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法。在目标落叶植物的全株叶片大小变化不大/变化较大两种情况下，分别提出了估测落叶植物在盛叶期全株的总叶面积的一套可行的方法，解决了相关领域科研和生产实践中的一个技术难题。
实施例1
以柳树为目标植物，根据其落叶植物在落叶期形态特征，对盛叶期全株总叶面积进行反演估测。
主要方法和步骤：
步骤1：在目标落叶植物的全株叶片大小变化不大(对所述目标植物的叶片先根据目测，分出大叶片组与小叶片组，然后经统计学分析，发现在大叶片组与小叶片组的叶面积间差异不显著)的情况下，在目标落叶植物的落叶期，随机选取目标落叶植物的冠层之下、形态完整的、属于该植物种的落叶多片，作为样品叶片。优选地，样品叶片大于50片。重复3次。在目标落叶植物的落叶自然状态不够平展、不便进行叶面积测量的情况下，用水湿润和软化样品叶片后，擦干样品叶片表面，在不破坏叶片形态的前提下，尽可能平展样品叶片，用常规叶面积仪，测每个样品叶片的面积，把所有样品叶片的面积相加，除以样品叶片数量，即得到全部样品叶片面积的平均值La。
在目标落叶植物的全株叶片大小变化较大(对所述目标植物的叶片先根据目测，分出大叶片组与小叶片组，然后经统计学分析，发现在大叶片组与小叶片组的叶面积间差异显著)的情况下，在目标落叶植物的落叶期，对目标落叶植物冠层之下、形态完整的、属于该植物种的落叶，按叶片大小进行分组i(i＝1…n)，每组叶片大小处于一定范围内(根据最小叶片面积和最大叶片面积之间的差值δ进行n等分，每组叶片的面积差值范围在δ/n之内)。在不同组别i(i＝1…n)内，分别随机选取目标落叶植物冠层之下、形态完整的、属于该植物种的落叶多片，作为样品叶片。优选地，每组i(i＝1…n)内，选择样品叶片数量大于50片。重复3次。在目标落叶植物的落叶的自然状态不够平展、不便进行叶面积测量的情况下，用水湿润和软化样品叶片后，擦干样品叶片表面，在不破坏叶片形态的前提下，尽可能平展样品叶片，用常规叶面积仪，测每组i(i＝1…n)每个样品叶片的面积，把各组所有样品叶片的面积相加，除以各组样品叶片数量，得到各组别i(i＝1…n)样品叶片面积平均值Li(i＝1…n)。
步骤2：针对目标落叶植物在落叶期的枝条上因落叶而留下的叶痕，随机测量多组叶痕间距数据。优化地，随机测量大于50组叶痕间距数据，重复3次，得到目标落叶植物的枝条上叶痕平均间距Δ。
在落叶期目标植物枝条不多(少于或等于100个)、且不需要借助其他设施即可进行人为测量的情况下，对落叶期目标植物的每个枝条的长度均进行测量；在落叶期目标植物枝条较多(多于100个)、和/或一般需要借助其他设施才可进行人为测量的情况下，采取简易方法，估测落叶期目标植物每个枝条的长度：用量尺标示目标植物上至少一个枝条后，对目标植物落叶期冠层进行拍照(选取合适的一个或多个拍照角度，使全部枝条都能被清晰纳入视野)。在枝条之间有互相遮挡重叠或较难分辨彼此的情况下，进行多次拍照，直至每个枝条都能被辨识清楚。在拍照过程中，尽可能查看清楚植物的每个枝条的情况，分辨出可生长叶片的枝条和不生长叶片的枝条，并以草图方式，记录下不生长叶片的枝条的准确位置。之后，按量尺所标示的枝条实际长度与照片中的枝条长度间的比例关系，估测目标植物上每个可生长叶片的枝条的长度li(i＝1…n)。
根据估测的落叶期目标植物上有叶片分布的所有枝条的长度L(即所有li之和)和叶痕平均间距Δ，计算目标植物上叶片数量N(N＝L/Δ)。
步骤3：在目标落叶植物的全株叶片大小变化不大(对所述目标植物的叶片先根据目测，分出大叶片组与小叶片组，然后经统计学分析，发现在大叶片组与小叶片组的叶面积间差异不显著)的情况下，采用前期测得的样品叶片面积的平均值La乘以目标植物在盛叶期植株的总叶片数量N的估测值，得到目标植物在盛叶期植株的总叶面积估测值LT。
在目标落叶植物的全株叶片大小变化较大(对所述目标植物的叶片先根据目测，分出大叶片组与小叶片组，然后经统计学分析，发现在大叶片组与小叶片组的叶面积间差异显著)的情况下，随机选取落叶期目标落叶植物冠层之下、形态完整、属于该植物种的落叶多片。优选地，选择目标植物的落叶数量为100-300片，观察和分析其中属于不同组别i(i＝1…n)的叶片的比例，重复3次。以此作为反演估测目标植物在盛叶期全株叶片中属于不同组别i(i＝1…n)的叶片的比例Ri(i＝1…n)。
采用前期测得的各组别i(i＝1…n)样品叶片面积平均值Li(i＝1…n)分别乘以目标植物在盛叶期植株的总叶片数量N，再分别乘以各组别i((i＝1…n)的叶片的比例Ri(i＝1…n)的估测值，分别得到目标植物在盛叶期植株的各组别i(i＝1…n)叶片的总叶面积估测值LTi(i＝1…n)，对所有LTi(i＝1…n)求和，得到目标植物在盛叶期植株的总叶面积估测值LT。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (8)

1.一种根据落叶植物在落叶期形态学特征对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在目标落叶植物的全株叶片大小变化不大的情况下，在目标落叶植物的落叶期，随机选取目标落叶植物的冠层之下、形态完整的、属于该植物种的落叶多片，作为样品叶片，使用常规叶面积仪，测每个样品叶片的面积，得到全部样品叶片面积的平均值La；
在目标落叶植物的全株叶片大小变化较大的情况下，在目标落叶植物的落叶期，对目标落叶植物冠层之下、形态完整的、属于该植物种的落叶，按叶片大小进行分组i(i＝1…n)，每组叶片大小处于一定范围内，所述一定范围是指根据最小叶片面积和最大叶片面积之间的差值δ进行n等分，每组叶片的面积差值范围在δ/n之内；在不同组别i(i＝1…n)内，分别随机选取目标落叶植物冠层之下、形态完整的、属于该植物种的落叶多片，作为样品叶片，用常规叶面积仪，测每组i(i＝1…n)每个样品叶片的面积，得到各组别i(i＝1…n)样品叶片面积平均值Li(i＝1…n)；
步骤2：针对目标落叶植物在落叶期的枝条上因落叶而留下的叶痕，随机测量多组叶痕间距数据；
对落叶期目标植物每个枝条的长度进行测量，在冠型较大、枝条较多、难以对目标植物的每个枝条进行实际测量的情况下，采取简易方法，估测落叶期目标植物每个枝条的长度，估测目标植物上每个可生长叶片的枝条的长度li(i＝1…n)；
根据估测的落叶期目标植物上有叶片分布的所有枝条的长度L和叶痕平均间距Δ，计算目标植物上叶片数量N(N＝L/Δ)；所述所有枝条的长度L为所述每个可生长叶片的枝条的长度li之和；
步骤2中所述简易方法是指用量尺标示目标植物上至少一个枝条后，对目标植物落叶期冠层进行拍照，选取合适的拍照角度，使全部枝条都能被清晰纳入视野；在枝条之间有互相遮挡重叠或较难分辨彼此的情况下，进行多次拍照，直至每个枝条都能被辨识清楚；在拍照过程中，尽可能查看清楚植物的每个枝条的情况，分辨出可生长叶片的枝条和不生长叶片的枝条，并以草图方式，记录下不生长叶片的枝条的准确位置；之后，按量尺所标示的枝条实际长度与照片中的枝条长度间的比例关系估测目标植物上每个可生长叶片的枝条的长度li(i＝1…n)；
步骤3：在目标落叶植物的全株叶片大小变化不大的情况下，采用前期测得的样品叶片面积的平均值La乘以目标植物在盛叶期植株的总叶片数量N的估测值，得到目标植物在盛叶期植株的总叶面积估测值LT；
在目标落叶植物的全株叶片大小变化较大的情况下，随机选取落叶期目标落叶植物冠层之下、形态完整、属于该植物种的落叶多片，观察和分析其中属于不同组别i(i＝1…n)的叶片的比例，重复3次，以此作为反演估测目标植物在盛叶期全株叶片中属于不同组别i(i＝1…n)的叶片的比例Ri(i＝1…n)；
采用前期测得的各组别i(i＝1…n)样品叶片面积平均值Li(i＝1…n)分别乘以目标植物在盛叶期植株的总叶片数量N，再分别乘以各组别i(i＝1…n)的叶片的比例Ri(i＝1…n)的估测值，分别得到目标植物在盛叶期植株的各组别i(i＝1…n)叶片的总叶面积估测值LTi(i＝1…n)，对所有LTi(i＝1…n)求和，得到目标植物在盛叶期植株的总叶面积估测值LT。
2.如权利要求1所述的根据落叶植物在落叶期形态学特征对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法，其特征在于，步骤1中所述目标落叶植物的全株叶片大小变化不大是指对所述目标植物的叶片先根据目测，分出大叶片组与小叶片组，然后经统计学分析，大叶片组与小叶片组的叶面积间差异不显著。
3.如权利要求1所述的根据落叶植物在落叶期形态学特征对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法，其特征在于，步骤1中所述样品叶片自然状态不平展、不便进行叶面积测量的情况下，用水湿润和软化所述样品叶片后，擦干所述样品叶片表面，在不破坏叶片形态的前提下，平展所述样品叶片再测面积。
4.如权利要求1所述的根据落叶植物在落叶期形态学特征对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法，其特征在于，步骤1中对于所述全株叶片大小变化不大的目标落叶植物，选取的样品叶片数量大于50片，重复3次。
5.如权利要求1所述的根据落叶植物在落叶期形态学特征对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法，其特征在于，步骤1中所述目标落叶植物的全株叶片大小变化较大是指对所述目标植物的叶片先根据目测，分出大叶片组与小叶片组，然后经统计学分析，大叶片组与小叶片组的叶面积间差异显著。
6.如权利要求1所述的根据落叶植物在落叶期形态学特征对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法，其特征在于，步骤1中对于所述全株叶片大小变化较大的目标落叶植物，每组i(i＝1…n)内，选择样品叶片数量大于50片，重复3次。
7.如权利要求1所述的根据落叶植物在落叶期形态学特征对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法，其特征在于，步骤2中所述叶痕间距数据随机测量大于50组，重复三次，得到目标落叶植物的枝条上叶痕平均间距Δ。
8.如权利要求1所述的根据落叶植物在落叶期形态学特征对盛叶期全株总叶面积进行反演估测的方法，其特征在于，步骤3中，所述随机选取的落叶数量为100-300片。
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