CN113466193B - 一种叶片相对含水量测定方法 - Google Patents
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Abstract
一种叶片相对含水量测定方法，首先在测试点选取测试植株，利用叶绿素荧光仪测定各植株选定叶位叶片的ΦPS2与NPQ，并采集该叶片，计算叶片相对含水量；然后建立叶片相对含水量的经验模型，并根据测定的ΦPS2与NPQ计算出经验模型中的各个常数值，至此得到以ΦPS2与NPQ为变量的叶片相对含水量的经验模型；最后，在测试农田中任选植株，测定同样叶位处叶片的ΦPS2与NPQ，代入叶片相对含水量的经验模型，即可计算出叶片相对含水量。通过本方法，可以在无损检测叶片相对含水量，以探明作物叶片水分状况与保水能力。
Description
技术领域
本发明属于农业生产领域，尤其涉及一种叶片相对含水量测定方法。
背景技术
叶片相对含水量是描述作物叶片水分状况的重要生理指标。与传统的叶片含水量指标相比，叶片相对含水量指标能够更好地描述作物叶片的水分状况与保水能力，是衡量作物抗旱性的重要指标。在农业生产与科学研究过程中，为探明作物叶片水分状况与保水能力，就必须对叶片相对含水量进行测定。根据传统的测定方法，叶片相对含水量的测定必须在离体状态下进行，这就不可避免地会对叶片造成破坏。如何通过非损伤的测定方法获取叶片相对含水量指标，成为了当前急待解决的重要问题。
由作物光合器官所激发的、蕴含光化学信息的叶绿素荧光，能够有效地反映环境变化对光合原初反应的影响。当叶片水分状况发生变化时，叶绿素荧光参数也会迅速、灵敏地随之发生相应变化。这就为通过分析叶绿素荧光参数变化探明叶片水分状况提供了可能。实际光化学效率（ΦPS2）与非光化学淬灭（NPQ）分别表示光合器官部分关闭时实际光能捕获效率和光合器官捕获的光能中不参与光合电子传递而以热能形式耗散掉的那一部分。叶片水分状况变化会直接影响光合器官的光化学进程，进而导致ΦPS2与NPQ发生变化。因此，荧光参数ΦPS2与NPQ变化能够有效地反映叶片相对含水量变化。
发明内容
本发明的目的是提供一种叶片相对含水量测定方法，建立了荧光参数ΦPS2与NPQ响应叶片相对含水量变化的经验模型，在计算出经验模型各参数值基础上，利用ΦPS2、NPQ和经验模型即可计算出叶片相对含水量。通过本方法，可以在无损检测叶片的前提下得到叶片相对含水量，以探明作物叶片水分状况与保水能力。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种叶片相对含水量测定方法，包括如下步骤：
步骤一，在测试区域内随机选择多个测试点，然后在各测试点选取多株植株，使用叶绿素荧光仪测定各植株选定叶位上叶片的荧光参数ΦPS2与NPQ；
步骤二，完成步骤一的荧光测定后，收获用于荧光测定的叶片，按照公式（1）计算叶片相对含水量：
步骤三，将步骤一测得的荧光参数ΦPS2与NPQ与步骤二计算的叶片相对含水量代入公式（2）：
公式（2）中
表示叶片相对含水量，x表示荧光参数ΦPS2，y表示荧光参数NPQ，根据最小二乘法计算出常数a、b、c、d的数值；
步骤四，使用叶绿素荧光仪测定测试区域内其它植株相同叶位上叶片的荧光参数ΦPS2与NPQ，并代入公式（2）计算得出叶片相对含水量。
步骤一中，所述测试点选择四个以上。
步骤一中，各个测试点中选择3株以上的植株进行荧光测定。
步骤一中，植株上选定叶位是倒四叶位。
步骤一中，对各测试点进行控水处理，使得各测试点的土壤水分呈现梯度变化。
本发明的有益效果是：本发明通过建立荧光参数ΦPS2与NPQ响应叶片相对含水量变化的经验模型（即公式（2）），并根据测试点中选中植株的叶片相对含水量得出该经验模型的各参数值，进而由该经验模型，在无需将叶片离体的情况下，计算出测试区域内其他植株的叶片相对含水量。
本发明对各个测试点进行控水测试，使得土壤水分呈梯度变化，可以将各测试点上的叶片相对含水量拉开一定的距离，以确保在计算公式（2）时，所得参数的准确性，进而保证该方法的可靠。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
一种叶片相对含水量测定方法，按照以下步骤进行。
1、布设测试点
选择一块农田实施本发明，供试作物为玉米。玉米幼苗生长至七叶期后，在农田随机布设五个测试点。通过控制农田灌溉，使各测试点土壤水分含量分别维持在田间持水量的95%、80%、65%、50%、35%。
2、荧光参数与叶片相对含水量
在各测试点分别选取5株玉米幼苗，使用叶绿素荧光仪测定各植株倒四叶位叶片的ΦPS2与NPQ，并采集该叶片，依据公式（1）计算叶片相对含水量，所述公式（1）为：
所测定的荧光参数ΦPS2与NPQ以及计算出的叶片相对含水量如下表所示：
3、经验模型的建立
将上一步测得的ΦPS2、NPQ与叶片相对含水量代入公式（2），
公式（2）中
表示叶片相对含水量，x表示ΦPS2，y表示NPQ，进一步根据最小二乘法计算出a、b、c、d等常数的数值：a=0.294；b=0.354；c=0.372；d=0.698。因此，公式（2）为：
4、大田玉米叶片相对含水量计算
在步骤1的农田中任意选取玉米植株，使用叶绿素荧光仪测定其倒四叶片的ΦPS2与NPQ，进一步根据上一步得到的模型即可估算出叶片相对含水量。任意选择植株A、B、C、D、E，根据所测定的ΦPS2与NPQ计算的叶片相对含水量如下表所示。
为了验证上述经验模型的效果，进一步的采集上述植株A、B、C、D、E上的倒四叶片，按照公式（1）实测其相对含水量，结果如下表所示。
对表2的模拟值与表3的实测值的差异性进行分析，结果显示P0.05= 0.997（＞0.05），这表明两者的差异在0.05水平不显著。因此，该经验模型精度高。
此外，通过该模型获取各植株叶片相对含水量之后，即可根据植株叶片相对含水量判断是否需要对植株进行灌溉。如植株C与植株D叶片相对含水量较低，应进行灌溉。
需要说明的是，上述实施例是以玉米为例，并测定其倒四叶位的相对含水量。对于其他作物的其他位置的叶片，本发明所述方法同样适用，如谷类作物、豆类作物或其他经济作物。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.一种叶片相对含水量测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在测试区域内随机选择多个测试点，然后在各测试点选取多株植株，使用叶绿素荧光仪测定各植株选定叶位上叶片的荧光参数实际光化学效率ΦPS2与非光化学淬灭NPQ，所述植株为玉米；
步骤二，完成步骤一的荧光测定后，收获用于荧光测定的叶片，按照公式（1）计算叶片相对含水量：
步骤三，将步骤一测得的荧光参数ΦPS2与NPQ与步骤二计算的叶片相对含水量代入公式（2）：
公式（2）中
表示叶片相对含水量，x表示荧光参数ΦPS2，y表示荧光参数NPQ，根据最小二乘法计算出常数a、b、c、d的数值；
步骤四，使用叶绿素荧光仪测定测试区域内其它植株相同叶位上叶片的荧光参数ΦPS2与NPQ，并代入公式（2）计算得出叶片相对含水量。
2.根据权利要求1所述的一种叶片相对含水量测定方法，其特征在于，步骤一中，所述测试点选择四个以上。
3.根据权利要求1所述的一种叶片相对含水量测定方法，其特征在于，步骤一中，各个测试点中选择3株以上的植株进行荧光测定。
4.根据权利要求1所述的一种叶片相对含水量测定方法，其特征在于，步骤一中，植株上选定叶位是倒四叶位。
5.根据权利要求1所述的一种叶片相对含水量测定方法，其特征在于，步骤一中，对各测试点进行控水处理，使得各测试点的土壤水分呈现梯度变化。
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