种植密度对蚕豆叶数的影响

种植密度对蚕豆叶数的影响

在我国的小型粮食产量中，甘薯是第一个出口的粮食。它丰富了粮食和药物的价值。它不仅是传统的食品，也是现代的保健珍宝。山西的芸豆在市场上具有明显的价格优势、资源优势和生产优势,特别是加入WTO之后,芸豆将是具有前景的作物之一。作物产量主要取决于作物群体的受光能力和群体内部光分布特征,叶片作为作物进行光合作用的主要器官,其数量、大小、形状、分布直接关系到群体中光环境的优劣和光能利用率的高低,是影响作物群体光能分布与光合特性的重要因素,因此,许多学者对水稻、小麦、棉花等多种作物不同群体条件下的叶形态特征进行了深入研究。前人对芸豆不同群体条件下的产量、品质等方面也进行了有益的探索,但对芸豆叶形态特征的研究却乏见报道。本研究应用数字图像处理,测定不同种植密度下芸豆的叶片形态指标,拟通过对不同种植密度下的不同叶位叶形态的比较,掌握芸豆叶形态特征,以期为芸豆高产栽培技术提供理论依据。1材料和方法1.1计划密度调整供试品种为英国红芸豆,为山西境内种植的主要芸豆品种。设6个种植密度,即30万株·hm-2、26万株·hm-2、22万株·hm-2、18万株·hm-2、14万株·hm-2、10万株·hm-2。行距50cm,通过调整穴距和每穴留苗株数来实现计划密度。小区长5.0m,宽4.5m,重复4次,完全随机设计。试验于2003年在山西省太谷县杨家庄进行,土壤类型为石灰性褐土,肥力中等,前茬作物为玉米。2003年5月1日播种,8月11日收获。施基肥600kg·hm-2(含氮5%)。中耕两次,灌水一次。1.2轴、叶焦轴比和叶矩面积比记录各分枝各节的叶数,测定叶片形态指标:叶面积、叶宽、叶长、叶宽/叶长、叶短轴、叶长轴、叶焦轴比、叶等效直径、叶矩面积比。叶长轴、叶短轴分别指小叶外接椭圆的长轴和短轴;叶焦轴比指叶片外接椭圆的焦距与长轴之比;叶等效直径指叶片外接圆的直径;叶矩面积比指叶片面积与外接矩形面积之比。其中直接反映叶片大小的指标有:叶面积、叶长、叶宽、叶长轴、叶短轴、叶等效直径;直接反映叶片形状的指标有:叶宽/叶长、叶焦轴比,其中前两个比值越接近1和叶焦轴比的值越接近0,叶片的形状越接近圆形。经观察得知,英国红芸豆二级分枝上很少出现,所以这里就不对其加以分析。1.3结荚鼓粒期、时间动态分析结果总结式年每7天取一次样,每处理选取有代表性的5个植株,采用隔行隔穴的取样方法,限于篇幅,本研究只对LAI最大时期(结荚鼓粒期)的结果进行分析,时间动态分析结果将有另文专门报告。利用扫描仪获取样株全部绿色叶片的图像,利用作者自编的MATLAB程序对图像进行单个叶片形态特征的提取,数据运用EXCEL、SAS软件进行分析。2结果与分析2.1密度对主茎叶数的影响芸豆主茎叶数随着种植密度的增大先增大后减小(表1),表明种植密度的改变能引起主茎叶数的改变。密度较低时,由于主茎分枝较多,多个分枝的生长势必会消弱主茎的生长优势,从而影响主茎上部新生叶的继续生成,最终导致主茎叶数较少;而密度过高时,群体内部条件恶化,个体发育不良,植株矮小,主茎上分枝节数较少,最终导致主茎叶数较少(双子叶作物每节生一复叶)。至于最高密度的处理与前一密度相比下降幅度较大的原因是:密度过高还会导致植株主茎基部叶片过早枯落。由表1得知:主茎上一般有3～5个分枝节位,主茎真叶数一般为5～7。单株叶数主要由分枝叶数构成;随着种植密度的增大,各节分枝叶数、单株叶数、分枝叶数比例均呈下降趋势。从6个密度主茎和分枝叶数的平均值得知,主茎的小叶数约为12片,单株的小叶数约为39片,主茎的叶数多于各节分枝,而各节分枝上的叶数按分枝节位自下而上依次减少。2.2治疗密度对治疗前后治疗叶片面积的影响主茎、分枝的小叶平均面积均基本上随着种植密度的增大而逐渐减小,使得整个单株的小叶平均面积基本上随种植密度的增大而逐渐减小(表2)。这表明种植密度的改变能引起英国红芸豆小叶面积的改变:低密度下的植株生长旺盛,叶片较大,而随密度的逐渐增大,叶面积越来越小(群体中的通风透光条件越来越差,这势必影响到了叶面积自身的发展)。至于变化的趋势又不是很明显,这可能是由植株上长成叶与未长成叶的比率不同所致。从表2的两个平均值可看出:主茎叶片较大,分枝上的叶片较小;各节分枝上小叶的平均面积按分枝节位自下而上而依次减小(这可能是自下而上的各节分枝上未长成叶占总叶数的比率有所升高的缘故)。主茎小叶的总面积大于各节分枝,而各节分枝小叶的总面积按分枝节位自下而上依次减小。2.3叶矩面积比的值比从表3、表4的对照中可看出,在各个密度处理中,长成叶的叶宽/叶长的值、叶焦轴比的值一律比未长成叶小。这就表明了英国红芸豆的小叶在生长发育过程中的叶形由卵形逐渐变向阔卵形;长成叶的叶等效直径比未长成叶的大得多,表明叶等效直径是一个反映叶片面积大小的重要指标;长成叶的叶矩面积比的值只比未长成叶的略微大一点,即在生长发育过程中叶矩面积比的值变化不大,表明叶矩面积比能够反映英国红芸豆的叶片形状特征,可作为与其它植物叶片相区别的一个重要指标。从不同种植密度的平均值看,芸豆小叶的叶片形态为:未长成叶长约6.45cm、宽约3.97cm、叶宽/叶长的值约为0.62、叶短轴约为4.33cm、叶长轴约为6.58cm、叶焦轴比约为0.75、叶等效直径约为5.13cm、叶矩面积比约为0.58(表3);长成叶长约10.3cm、宽约7.13cm、叶宽/叶长的值约为0.69、叶短轴约为6.48cm、叶长轴约为9.11cm、叶焦轴比约为0.69、叶等效直径约为7.43cm、叶矩面积比约为0.59(表4)。3结论和讨论3.1结论3.1.1各节分生长、分枝数、分组数的比例密度的增加能引起芸豆叶数及其分布的改变,主茎叶数变化趋势为先增大后减小,各节分枝叶数、单株总叶数、分枝叶数比例均呈下降趋势(表1)。随着密度的增加,主茎、各分枝小叶的平均面积、单株总叶面积大体上均呈下降的趋势(表2)。3.1.2枝条叶轮的平均面积和采出量芸豆主茎的真叶数约为5～7片;主茎的小叶数多于各节分枝,而各节分枝的小叶数按分枝节位自下而上依次减少;主茎叶与各节分枝叶相比较大,各节分枝小叶的平均面积和总面积均按分枝节位自下而上依次减小;小叶的叶片形态在其生长和发育的过程中是动态变化的:形状由卵形逐渐变向阔卵形,长成叶长约10.3cm、宽约7.13cm、叶宽/叶长的值约为0.69、叶长轴约为9.11cm、叶短轴约为6.48cm、叶焦轴比约为0.69、叶等效直径约为7.43cm、叶矩面积比约为0.59。3.1.3新指标的提出本文运用数字图像技术,能够方便、快捷地提取出人工测量难以量化的一些新指标,如叶长轴、叶短轴、叶等效直径、叶矩面积比等叶片形态指标是在本研究中提出的新指标,在前人的报道中还未曾见过。其中叶等效直径是一个反映叶片