種植密度對蠶豆葉數(shù)的影響

種植密度對蠶豆葉數(shù)的影響

在我國的小型糧食產(chǎn)量中，甘薯是第一個出口的糧食。它豐富了糧食和藥物的價值。它不僅是傳統(tǒng)的食品，也是現(xiàn)代的保健珍寶。山西的蕓豆在市場上具有明顯的價格優(yōu)勢、資源優(yōu)勢和生產(chǎn)優(yōu)勢,特別是加入WTO之后,蕓豆將是具有前景的作物之一。作物產(chǎn)量主要取決于作物群體的受光能力和群體內(nèi)部光分布特征,葉片作為作物進(jìn)行光合作用的主要器官,其數(shù)量、大小、形狀、分布直接關(guān)系到群體中光環(huán)境的優(yōu)劣和光能利用率的高低,是影響作物群體光能分布與光合特性的重要因素,因此,許多學(xué)者對水稻、小麥、棉花等多種作物不同群體條件下的葉形態(tài)特征進(jìn)行了深入研究。前人對蕓豆不同群體條件下的產(chǎn)量、品質(zhì)等方面也進(jìn)行了有益的探索,但對蕓豆葉形態(tài)特征的研究卻乏見報道。本研究應(yīng)用數(shù)字圖像處理,測定不同種植密度下蕓豆的葉片形態(tài)指標(biāo),擬通過對不同種植密度下的不同葉位葉形態(tài)的比較,掌握蕓豆葉形態(tài)特征,以期為蕓豆高產(chǎn)栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1計劃密度調(diào)整供試品種為英國紅蕓豆,為山西境內(nèi)種植的主要蕓豆品種。設(shè)6個種植密度,即30萬株·hm-2、26萬株·hm-2、22萬株·hm-2、18萬株·hm-2、14萬株·hm-2、10萬株·hm-2。行距50cm,通過調(diào)整穴距和每穴留苗株數(shù)來實現(xiàn)計劃密度。小區(qū)長5.0m,寬4.5m,重復(fù)4次,完全隨機設(shè)計。試驗于2003年在山西省太谷縣楊家莊進(jìn)行,土壤類型為石灰性褐土,肥力中等,前茬作物為玉米。2003年5月1日播種,8月11日收獲。施基肥600kg·hm-2(含氮5%)。中耕兩次,灌水一次。1.2軸、葉焦軸比和葉矩面積比記錄各分枝各節(jié)的葉數(shù),測定葉片形態(tài)指標(biāo):葉面積、葉寬、葉長、葉寬/葉長、葉短軸、葉長軸、葉焦軸比、葉等效直徑、葉矩面積比。葉長軸、葉短軸分別指小葉外接橢圓的長軸和短軸;葉焦軸比指葉片外接橢圓的焦距與長軸之比;葉等效直徑指葉片外接圓的直徑;葉矩面積比指葉片面積與外接矩形面積之比。其中直接反映葉片大小的指標(biāo)有:葉面積、葉長、葉寬、葉長軸、葉短軸、葉等效直徑;直接反映葉片形狀的指標(biāo)有:葉寬/葉長、葉焦軸比,其中前兩個比值越接近1和葉焦軸比的值越接近0,葉片的形狀越接近圓形。經(jīng)觀察得知,英國紅蕓豆二級分枝上很少出現(xiàn),所以這里就不對其加以分析。1.3結(jié)莢鼓粒期、時間動態(tài)分析結(jié)果總結(jié)式年每7天取一次樣,每處理選取有代表性的5個植株,采用隔行隔穴的取樣方法,限于篇幅,本研究只對LAI最大時期(結(jié)莢鼓粒期)的結(jié)果進(jìn)行分析,時間動態(tài)分析結(jié)果將有另文專門報告。利用掃描儀獲取樣株全部綠色葉片的圖像,利用作者自編的MATLAB程序?qū)D像進(jìn)行單個葉片形態(tài)特征的提取,數(shù)據(jù)運用EXCEL、SAS軟件進(jìn)行分析。2結(jié)果與分析2.1密度對主莖葉數(shù)的影響蕓豆主莖葉數(shù)隨著種植密度的增大先增大后減小(表1),表明種植密度的改變能引起主莖葉數(shù)的改變。密度較低時,由于主莖分枝較多,多個分枝的生長勢必會消弱主莖的生長優(yōu)勢,從而影響主莖上部新生葉的繼續(xù)生成,最終導(dǎo)致主莖葉數(shù)較少;而密度過高時,群體內(nèi)部條件惡化,個體發(fā)育不良,植株矮小,主莖上分枝節(jié)數(shù)較少,最終導(dǎo)致主莖葉數(shù)較少(雙子葉作物每節(jié)生一復(fù)葉)。至于最高密度的處理與前一密度相比下降幅度較大的原因是:密度過高還會導(dǎo)致植株主莖基部葉片過早枯落。由表1得知:主莖上一般有3～5個分枝節(jié)位,主莖真葉數(shù)一般為5～7。單株葉數(shù)主要由分枝葉數(shù)構(gòu)成;隨著種植密度的增大,各節(jié)分枝葉數(shù)、單株葉數(shù)、分枝葉數(shù)比例均呈下降趨勢。從6個密度主莖和分枝葉數(shù)的平均值得知,主莖的小葉數(shù)約為12片,單株的小葉數(shù)約為39片,主莖的葉數(shù)多于各節(jié)分枝,而各節(jié)分枝上的葉數(shù)按分枝節(jié)位自下而上依次減少。2.2治療密度對治療前后治療葉片面積的影響主莖、分枝的小葉平均面積均基本上隨著種植密度的增大而逐漸減小,使得整個單株的小葉平均面積基本上隨種植密度的增大而逐漸減小(表2)。這表明種植密度的改變能引起英國紅蕓豆小葉面積的改變:低密度下的植株生長旺盛,葉片較大,而隨密度的逐漸增大,葉面積越來越小(群體中的通風(fēng)透光條件越來越差,這勢必影響到了葉面積自身的發(fā)展)。至于變化的趨勢又不是很明顯,這可能是由植株上長成葉與未長成葉的比率不同所致。從表2的兩個平均值可看出:主莖葉片較大,分枝上的葉片較小;各節(jié)分枝上小葉的平均面積按分枝節(jié)位自下而上而依次減小(這可能是自下而上的各節(jié)分枝上未長成葉占總?cè)~數(shù)的比率有所升高的緣故)。主莖小葉的總面積大于各節(jié)分枝,而各節(jié)分枝小葉的總面積按分枝節(jié)位自下而上依次減小。2.3葉矩面積比的值比從表3、表4的對照中可看出,在各個密度處理中,長成葉的葉寬/葉長的值、葉焦軸比的值一律比未長成葉小。這就表明了英國紅蕓豆的小葉在生長發(fā)育過程中的葉形由卵形逐漸變向闊卵形;長成葉的葉等效直徑比未長成葉的大得多,表明葉等效直徑是一個反映葉片面積大小的重要指標(biāo);長成葉的葉矩面積比的值只比未長成葉的略微大一點,即在生長發(fā)育過程中葉矩面積比的值變化不大,表明葉矩面積比能夠反映英國紅蕓豆的葉片形狀特征,可作為與其它植物葉片相區(qū)別的一個重要指標(biāo)。從不同種植密度的平均值看,蕓豆小葉的葉片形態(tài)為:未長成葉長約6.45cm、寬約3.97cm、葉寬/葉長的值約為0.62、葉短軸約為4.33cm、葉長軸約為6.58cm、葉焦軸比約為0.75、葉等效直徑約為5.13cm、葉矩面積比約為0.58(表3);長成葉長約10.3cm、寬約7.13cm、葉寬/葉長的值約為0.69、葉短軸約為6.48cm、葉長軸約為9.11cm、葉焦軸比約為0.69、葉等效直徑約為7.43cm、葉矩面積比約為0.59(表4)。3結(jié)論和討論3.1結(jié)論3.1.1各節(jié)分生長、分枝數(shù)、分組數(shù)的比例密度的增加能引起蕓豆葉數(shù)及其分布的改變,主莖葉數(shù)變化趨勢為先增大后減小,各節(jié)分枝葉數(shù)、單株總?cè)~數(shù)、分枝葉數(shù)比例均呈下降趨勢(表1)。隨著密度的增加,主莖、各分枝小葉的平均面積、單株總?cè)~面積大體上均呈下降的趨勢(表2)。3.1.2枝條葉輪的平均面積和采出量蕓豆主莖的真葉數(shù)約為5～7片;主莖的小葉數(shù)多于各節(jié)分枝,而各節(jié)分枝的小葉數(shù)按分枝節(jié)位自下而上依次減少;主莖葉與各節(jié)分枝葉相比較大,各節(jié)分枝小葉的平均面積和總面積均按分枝節(jié)位自下而上依次減小;小葉的葉片形態(tài)在其生長和發(fā)育的過程中是動態(tài)變化的:形狀由卵形逐漸變向闊卵形,長成葉長約10.3cm、寬約7.13cm、葉寬/葉長的值約為0.69、葉長軸約為9.11cm、葉短軸約為6.48cm、葉焦軸比約為0.69、葉等效直徑約為7.43cm、葉矩面積比約為0.59。3.1.3新指標(biāo)的提出本文運用數(shù)字圖像技術(shù),能夠方便、快捷地提取出人工測量難以量化的一些新指標(biāo),如葉長軸、葉短軸、葉等效直徑、葉矩面積比等葉片形態(tài)指標(biāo)是在本研究中提出的新指標(biāo),在前人的報道中還未曾見過。其中葉等效直徑是一個反映葉片