菜豆叶片SPAD值与叶绿素含量的相关性分析

宋廷宇++程艳++何自涵++赵茹++吴春燕++张晓明++何启伟

摘要：

為探究菜豆叶片SPAD值与叶绿素含量的相关性，采用叶绿素计和分光光度法分别测定了4个菜豆品种（“泰国架豆”、“白云峰”、“河南南豆”、“一点红”）叶片的SPAD值与叶绿素含量，并运用线性、对数、乘幂和指数函数分别拟合了SPAD值与叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）、叶绿素总含量[Chl（a+b）]间的关系。结果表明：四种函数均能很好地拟合菜豆叶片SPAD值与Chla、Chlb、Chl（a+b）间的关系，且均达到极显著正相关水平；但表征各品种SPAD值与Chla、Chlb、Chl（a+b）间相关性的最优函数模型各不相同。就SPAD值与Chla的相关性而言，“泰国架豆”、“白云峰”、“河南南豆”、“一点红”的最优函数模型分别为y11=0.0709x-1.6531（r=0.9157**），y12=0.0792e0.0687x（r=0.8256**），y13=0.0623x-1.3382 （r=0.8267**），y14=1.1838ln（x）-3.2834（r=0.8292**）。就SPAD值与Chlb的相关性而言，“泰国架豆”、“白云峰”、“河南南豆”、“一点红”的最优函数模型分别为y21=1.2284ln（x）-3.8589（r=0.8207**），y22=1.0593ln（x）-3.2009（r=0.7378**），y23=0.0327e0.0723x （r=0.8328**）， y24=1.0115ln（x）-3.0701（r=0.7871**）。而就SPAD值与Chl（a+b）的相关性而言，“泰国架豆”、“白云峰”、“河南南豆”、“一点红”的最优函数模型分别为y31=4.0416ln（x）-13.0430（r=0.9124**），y32=0.1781e0.0597x（r=0.9064**），y33=0.1823e0.0564x （r=0.8798**）， y34=2.1952ln（x）-6.3535（r=0.8319**）。

关键词：菜豆；叶绿素含量；SPAD值；相关性

中图分类号：S643.101文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）06-0013-04

AbstractTo explore the correlation between SPAD value and chlorophyll content of bean leaf， the leaf SPAD value and chlorophyll content of 4 bean varieties， Thailand bean， Baiyunfeng， Henan South bean and Little Red， were determined by chlorophyll meter and spectrophotometry respectively， and then the relations of SPAD value with chlorophyll a （Chla）， chlorophyll b （Chlb） and the total chlorophyll content [Chl （a+b）] were fitted by the linear， logarithmic and power and exponential function. The results showed that all the 4 functions could well fit the relations of bean leaf SPAD value with Chla， Chlb and Chl （a+b） with very significant positive correlation， but the optimal function model of the relations in different varieties were different. For the correlation of SPAD value with Chla， the optimal function model of Thailand bean， Baiyunfeng， Henan South beans and Little Red was y11=0.0709x-1.6531 （r=0.9157**）， y12=0.0792e0.0687x（r=0.8256**）， y13=0.0623x-1.3382 （r=0.8267**）， y14=1.1838ln（x）-3.2834 （r=0.8292**）， respectively. For the correlation of SPAD value with Chlb， the optimal function model of Thailand bean， Baiyunfeng， Henan South beans and Little Red was y21=1.2284ln（x）-3.8589（r=0.8207**）， y22=1.0593ln（x）-3.2009（r=0.7378**），y23=0.0327e0.0723x（r=0.8328**）， y24=1.0115ln（x）-3.0701 （r=0.7871**）， respectively. For the correlation of SPAD value with Chl（a+b）， the optimal function model of Thailand bean， Baiyunfeng， Henan South beans and Little Red was y31=4.0416ln（x）-13.0430 （r=0.9124**）， y32=0.1781e0.0597x（r=0.9064**）， y33=0.1823e0.0564x（r=0.8798**）， y34=2.1952ln（x）-6.3535 （r=0.8319**）， respectively.

KeywordsBean； Chlorophyll content； SPAD value； Correlation

叶绿素作为绿色植物进行光合作用的基础物质，其含量直接影响叶片光能利用率的高低，因此研究植物叶片的叶绿素含量意义重大[1]。目前一般采用分光光度法测定植物的叶绿素含量[2]，但此法操作复杂、费时， 取样时对植株有损伤， 应用上受到一定的限制。而手持便携式叶绿素计SPAD-502可快速、非破坏性地估测叶绿素含量的相对值[3]，且测定不受时间、气候等条件限制，近年来被科研工作者广泛应用于作物上[4-7]。

已有研究表明，叶片叶绿素含量与叶绿素仪所测定的SPAD值有良好的一致性[8-10]。在此基础上，本研究以4个品种菜豆叶片为材料，采用4种函数拟合SPAD值与Chla、Chlb、Chl（a+b）的关系，以确定适合各品种的最佳数学模型，旨在为应用SPAD-502叶绿素仪估测菜豆叶片叶绿素含量提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

供试菜豆品种为“泰国架豆”、“白云峰”、“河南南豆”、“一点红”，均于2012年3月种植于吉林农业大学园艺学院蔬菜基地。

1.2测定方法

于2012年6月分别选各品种15个无病虫害、无生理病斑、无机械损伤的样本叶片，直接用SPAD-502叶绿素计测定SPAD值，每片叶测量3个点，求平均值；然后将对应的叶片迅速摘下放入保鲜袋中， 带回实验室，采用丙酮-乙醇提取法[11]测定Chla、Chlb 和Chl（a+b）。

1.3数据处理

采用Microsoft Excel 2003、DPS 7.05软件进行数据处理和统计分析。

2结果与分析

2.1四个品种菜豆叶片的SPAD值与叶绿素含量

四个品种菜豆叶片的SPAD值及Chla、Chlb、Chl（a+b）含量测定结果见表1。可以看出，随SPAD值增加，叶绿素含量大体上也呈增加趋势，即SPAD值的增加基本上与化学法测定的叶绿素含量的增加趋势保持一致。

2.2菜豆叶片SPAD值与Chla之间的相关性

以SPAD值为自变量x，Chla含量为因变量y1，分别采用线性、对数、乘幂、指数函数对两者关系进行拟合，所得拟合方程见表2。可见，四个品种菜豆叶片SPAD值与Chla含量均可用4种函数很好地拟合，且两者间关系均达极显著正相关水平；其中“泰国架豆”4个函数模型的相关系数均明显高于其他品种。根据相关系数大小，确定适用于“泰国架豆”、“白云峰”、“河南南豆”、“一点红”的最优函数方程分别为线性方程y11=0.0709x-1.6531 （r=0.9157**），指数方程y12 =0.0792e0.0687x （r=0.8256**），线性方程y13=0.0623x-1.3382 （r=0.8267**），对数方程y14= 1.1838ln（x）-3.2834（r=0.8292**）。

2.3菜豆叶片SPAD值与Chlb含量之间的相关性

以Chlb含量作为因变量y2，用4种函数拟合其与SPAD值（x）的关系，拟合结果如表3所示，4种函数对不同品种中两者关系的拟合效果均很好，相关系数r均达极显著正相关水平。其中，“泰国架豆”、“白云峰”、“一点红”的最优拟合函数模型均为对数方程，分别为y21=1.2284ln（x）-3.8589 （r=0.8207**）、y22=1.0593ln（x）-3.2009 （r=0.7378**）、y24= 1.0115ln（x）-3.0701（r=0.7871**）；而“河南南豆”的最优拟合函数模型为指数函数，即y23=0.0327e0.0723x（r=0.8328**）。可以看出，“河南南豆”的相关系数均大于其他三个品种。

2.4菜豆叶片SPAD值与Chl（a+b）含量之间的相关性

由表4可以看出，4种函数拟合的不同品种SPAD值与其Chl（a+b）含量（y3）之间相关性均达极显著正相关水平。“泰国架豆”和“一点红”的最佳拟合函数模型均为对数函数，分别为y31=4.0416ln（x）-13.0430 （r=0.9124**）和y34=2.1952ln（x）-6.3535 （r=0.8319**）；“白云峰”与“河南南豆”的最佳拟合函数模型则都是指数函数，分别为y32=0.1781e0.0597x （r=0.9064**）和y33=0.1823e0.0564x （r=0.8798**）。由相关系数可见，四个菜豆品种叶片SPAD值与Chl（a+b）相关性最差的是“一点红”，相关性最好的是“泰国架豆”。

3讨论与结论

SPAD叶绿素计是通过测量叶片在两种波长（630、940 nm）范围内的透光系数来确定叶片当前叶绿素的相对含量，可以在无损状况下实时测定和记录叶片的叶绿素相对含量，且不受气候等环境条件的限制，因此，该仪器被广泛应用于农业生产 [12，13]。本试验即采用此仪器测定菜豆叶片的叶绿素相对含量，不仅操作简单、方便，并且可以不破坏叶片，有利于接下来的叶片处理[13]。

本研究分别运用线性、对数、指数、乘幂函数拟合4个品种菜豆叶片叶绿素相对含量与绝对含量间的一致性，结果表明，4种函数拟合的两者间均达极显著正相关水平，但品种间有差异，其中，“泰国架豆”SPAD值与Chla、Chlb、Chl（a+b）的相关系数最高，“一点红”的最低，“白云峰”与 “河南南豆”间差异较小，就Chla、Chlb及Chl（a+b）三者而言，SPAD值与Chl（a+b）的相关性最好，而Chlb的相關性相对较低。

参考文献：

[1]崔勤，李新丽，翟淑芝.小麦叶片叶绿素含量测定的分光光度计法[J].安徽农业科学，2006，34（10）：2063.

[2]张宪政.植物叶绿素含量测定：丙酮乙醇混合液法[J].辽宁农业科学，1986（3）：26-28.

[3]屈卫群，王绍华， 陈兵林，等.棉花主茎叶SPAD值与氮素营养诊断研究[J] .作物学报， 2007，33（6）：1010-1017.

[4]Minolta Camera Co.，Ltd.Manual for chlorophyll meter SPAD-502[Z]. 1989.

[5]艾天成，周治安，李方敏，等.小麦等作物叶绿素速测方法研究[J].甘肃农业科技，2001（4）：16-18.

[6]王娟，韩登武，任岗，等.SPAD值与棉花叶绿素和含氮量关系的研究[J].新疆农业科学，2006，43（3）：167-170.

[7]雷泽湘，艾天成，李方敏，等.草莓叶片叶绿素含量含氮量与SPAD值间的关系[J].湖北农学院学报，2001，21（2）：138-140.

[8]艾天成，李方敏，周治安，等.作物叶片叶绿素含量与SPAD值相关性研究[J].湖北农学院学报，2000，20（1）：6-8.

[9]洪法水，魏正贵，赵贵文.菠菜叶绿素的浸提和协同萃取反应[J].应用化学，2001，18（7）：247-249.

[10]李得孝，员海燕，郭月霞，等.混合液浸提法测定玉米叶绿素含量的研究[J].玉米科学，2006，14（1）：117-119.

[11]吴素霞，毛任钊，李红军，等.冬小麦叶片绿度时空变异特征研究[J].中国生态农业学报，2007，33（6）：1010-1017.

[12]贾良良， 陈新平， 张福锁.作物氮营养诊断的无损测试技术[J].世界农业，2001，266（6）：36- 37.

[13]中国植物生理学会.光合作用研究进展（第三集）[M].北京：科学出版社，1984：40-42.