冬小麦叶面积测算方法的再探讨

李浩然，李慧玲，王红光，李东晓，李瑞奇，李雁鸣

(河北农业大学农学院/河北省作物生长调控重点实验室，河北保定 071000)

叶片是作物产量形成的主要源器官，其生长发育动态一直被作为评价作物生长发育状况的一个重要指标[1-3]。小麦是我国乃至世界的重要粮食作物，其总叶面积是单个叶面积的和，而单个叶面积一直用叶片的长度与最宽处宽度的乘积乘以一个校正系数(K值)0.83[4]或除以1.2[5]计算。但此前已经有人[6]指出，用K=0.83计算的小麦叶面积明显高于实际值，并建议用0.77作为计算小麦叶面积的K值。从叶片形状与小麦相似的其他禾谷类作物叶面积的K值来看，大麦为0.67～0.75[7]或0.69[8]，燕麦为0.73[9]，水稻为0.70～0.72[10-11]，玉米未展开叶为0.5[12]，展开叶为0.75[5,12]，高粱为0.72[13]或0.71[14]，均明显小于小麦的0.83。联系到用K=0.83测定的小麦高产田的叶面积指数达到6～7[1]，超高产田的叶面积指数达到8～9[2-3]，均高于相应产量水平的玉米[12]等禾谷类作物，可能也与计算小麦叶面积的K值偏大[6]有关。因此，有必要通过与精密仪器测定的数据进行对比，重新确定小麦叶面积测算时的校正系数K值。

1 材料与方法

1.1 试验材料和种植

采用5个冬小麦品种河农326、河农859、冀麦24号、京冬6号、中麦9号作为试验材料，在大田中采用常规技术种植，栽培技术一致。其中，用于计算各生育时期叶面积指数的河农326和河农859的基本苗分别为每公顷321.0万和394.5万株。

1.2 测定内容和方法

在小麦每个主茎叶片展开时，每个品种取苗20株，用直尺分别测量同一叶位叶片的长度(L)和宽度(W)，并用美国Li-Cor公司产的Li-3000便携式叶面积仪测定对应的叶面积(A)，根据K=A/(LW)求得K值。同时用标准面积校订仪器测定实际叶面积，读数误差在1%以内(1 cm2标准面积的读数在0.99～1.01 cm2之间，读数1.00的几率在50%以上)。

在主要生育时期对河农326和河农859各取苗20株，分别测定了全部叶片(包括分蘖叶片)的长度、宽度和面积，用相同方法计算该生育时期的平均K值。

2 结果与分析

2.1 冬小麦主茎各叶位叶片的K值

由表1可见，5个品种冬前出生的主茎第1叶的K值范围为0.812 1～0.902 7，5个品种平均为0.847 2；5个品种其他叶片的K值范围为0.681 9～0.786 8，一般以第2叶的K值最小，并随叶位提高呈增大的趋势。5个品种第2～第5叶的平均K值为0.703 8～0.745 0。各品种冬前叶组各叶的平均K值为0.725 6～0.774 9，且方差分析表明5个品种间平均K值差异不显著(P>0.05)。因此，冬前主茎叶片的K值可以采用5个品种的总平均值0.748 8≈0.75。

5个品种主茎春生叶片的K值范围为0.719 5～0.817 7，5个品种春生第1～第6叶的平均K值为0.756 7～0.802 5。各品种春生叶组6片叶的平均K值为0.770 1～0.799 7，且5个品种间平均K值差异不显著(P>0.05)。因此，主茎春生叶片的K值可以采用5个品种的总平均值0.780 6≈0.78，稍大于冬前叶片。全株主茎叶片的总平均K值为0.766 2≈0.77。

表1冬小麦主茎不同叶位叶片的K值

Table1Kvaluesofleavesatdifferentpositionsonmainstemofwinterwheat

叶组Leafgroup叶位Leafposition品种Cultivar河农326Henong326河农859Henong859冀麦24Jimai24京冬6号Jingdong6中麦9号Zhongmai9各品种平均Meanofallcultivars冬前叶10．87860．90270．81210．82870．81380．8472Pre⁃winterleaf20．70480．71770．71750．69200．68680．703830．71440．71910．69230．71450．70210．708540．73490．74810．76050．71070．74310．739550．73290．78680．76390．68190．75960．7450平均Mean0．75310．77490．74930．72560．74110．7488春生叶10．80230．81770．78790．80090．80380．8025Springleaf20．79560．79860．80300．81130．76290．794330．75120．76480．76480．76260．81000．770740．78490．76330．77910．75050．80790．777150．77820．76710．80650．75850．80210．782560．73740．71950．77830．73690．81150．7567平均Mean0．77490．77180．78660．77010．79970．7806总平均Meanoftotal0．76500．77320．76960．74990．77310．7662

2.2 冬小麦主要生育时期的叶片K值

小麦品种河农326和河农859各时期分蘖叶片的K值，一般都小于所有叶片的平均K值，仅河农859孕穗期和开花期稍例外(表2)。尤其是越冬前，分蘖叶片K值更明显小于所有叶片的。由于越冬前的分蘖叶片较多，所占比例较大，因此越冬前全部叶片的平均K值稍小，2个品种分别为0.722 4和0.737 2，平均为0.729 8 ≈ 0.73，而春季各生育时期2个品种的平均K值为0.768 0≈0.77。

2.3 推荐应用K值的确定及其可靠性分析

2.3.1 推荐K值的确定

虽然本研究对冬小麦主茎叶片、各生育时期包括分蘖叶的全部叶片的K值都做了测定，但在科研和生产调研中应用最多且最重要的是各生育时期的叶面积，因而K值的通用性就显得十分重要。表2中同一品种各生育时期的K值差别不大，因此分别将河农326和河农859各生育时期的K值相加，并取其平均数(表3)。由K值的标准差和变异系数来看，2个品种不同生育时期K值的变异程度近似。对2个品种的平均K值进行t测验表明，品种间的t=0.523 6(自由度为9)，差异不显著(P>0.05)。因此，求算2个品种间的平均K值为0.760 4，并简化为0.76，作为2个品种共同的推荐K值。

表2冬小麦主要生育时期的叶片K值

Table2Kvaluesofleavesatmaingrowthstagesofwinterwheat

生育时期Growthstage河农326Henong326全部叶Allleaves分蘖叶Tillerleaves河农859Henong859全部叶Allleaves分蘖叶Tillerleaves全部叶平均Averageofallleaves越冬前Beforewinter0．72240．69430．73720．69670．7298起身期Doubleridgestage0．78920．76450．79960．78840．7944拔节期Jointingstage0．72240．71140．71660．68900．7195孕穗期Bootingstage0．76640．71430．75740．76030．7619开花期Anthesisstage0．77040．68290．82220．82690．7963春季平均Averageofspring0．76210．71830．77400．76620．7680

表3各生育时期冬小麦全部叶片的平均K值及其变异程度

Table3AverageleafKvaluesofwinterwheatatdifferentgrowthstages

品种CultivarK标准差Standarddeviation变异系数CV/%河农326Henong3260．75420．03024．01河农859Henong8590．76660．04375．70总平均Meanoftotal0．76040．03564．68

2.3.2 推荐K值的可靠性分析

为确定推荐K值的可靠性，根据各生育时期测定的叶片长度(L)和宽度(W)及面积A=L·W·K的公式，分别取推荐的K=0.76和目前常用的K=0.83，计算得到2个品种各生育时期的2个计算面积，并与用Li-3000叶面积仪实测的叶面积进行比较(表4)。由表4可见，用K=0.76和K=0.83计算的冬小麦各生育时期单株叶面积与实测值都有一定偏差。其中，用K=0.76计算的叶面积偏差值有正有负，而用K=0.83计算的叶面积偏差值全部为正值。从偏差的绝对值看，除河农859开花期用K=0.76计算的叶面积偏差值大于用K=0.83计算的偏差值以外，其他时期都是用K=0.83计算的偏差值较大。这表明，用K=0.76计算的叶面积与实测值更为接近。

用K=0.76和K=0.83计算的各生育时期的冬小麦叶面积指数与实测叶面积指数的差值(表5)与单株叶面积的情况相似。从相对差值看，用K=0.76计算的各生育时期冬小麦叶面积指数与实测值的差值有正有负，一半以上的相对相差值在5%以下，最大也在8%以下。而用K=0.83计算的相对相差值较大，有一半在10%以上，最大的达15.83%。这同样表明，用K=0.76计算的叶面积指数与实测值更为接近和精准。

表4冬小麦各生育时期单株叶面积计算值与实测值的比较

Table4ComparisonbetweencalculatedareasusingtwoKvaluesandmeasuredareasatvariousgrowthstagesofwinterwheatcm2

品种Cultivar生育时期Growthstage实测值MeasuredvalueK=0．76计算值Calculatedvalue差值DifferenceK=0．83计算值Calculatedvalue差值Difference河农326越冬前Beforewinter28．3729．841．4732．594．22Henong326起身期Doubleridgestage27．4026．38-1．0228．811．41拔节期Jointingstage117．77123．906．13135．3117．54孕穗期Bootingstage133．80132．69-1．11144．9111．11开花期Anthesisstage99．0297．68-1．34106．687．66河农859越冬前Beforewinter32．7633．781．0236．894．13Henong859起身期Doubleridgestage32．1230．53-1．5933．341．22拔节期Jointingstage124．04131．567．52143．6719．63孕穗期Bootingstage134．32139．795．47152．6718．35开花期Anthesisstage86．0879．57-6．5186．900．82

差值=计算值-实测值。

Difference=calculated value-measured value.

表5冬小麦各生育时期叶面积指数计算值与实测值的比较

Table5Comparisonbetweencalculatedleafareaindex(LAI)usingtwoKvaluesandmeasuredLAIatvariousgrowthstagesofwinterwheat

品种Cultivar生育时期Growthstage实测值MeasuredvalueK=0．76计算值Calculatedvalue差值Difference相对差值Relativedifference/%K=0．83计算值Calculatedvalue差值Difference相对差值Relativedifference/%河农326越冬前Beforewinter0．910．960．055．181．050．1414．87Henong326起身期Doubleridgestage0．880．85-0．03-3．720．920．055．15拔节期Jointingstage3．783．980．205．214．340．5614．89孕穗期Bootingstage4．294．26-0．04-0．834．650．368．30开花期Anthesisstage3．183．14-0．04-1．353．420．257．74河农859越冬前Beforewinter1．291．330．043．111．460．1612．61Henong859起身期Doubleridgestage1．271．20-0．06-4．951．320．053．80拔节期Jointingstage4．895．190．306．065．670．7715．83孕穗期Bootingstage5．305．510．224．076．020．7213．66开花期Anthesisstage3．403．14-0．26-7．563．430．030．95

差值 =计算值 - 实测值；相对差值=差值/实测值×100%。

Difference=calculated value-measured value. Relative difference=difference/measured value×100%.

3 讨 论

随着作物叶面积测定仪器的发展，通过仪器精确测定叶面积越来越成为现实。但是，对于田间应用或基层科研和技术推广人员来说，全面使用仪器测定叶面积存在各种限制。因此，研究确定简便实用的叶面积测定方法，是作物学研究工作者一直追求的目标。小麦的叶面积一直用叶片的长度与最宽处的乘积乘以一个校正系数(K)0.83[4]或除以1.2[5]计算。但李丕珩[6]曾指出，用K=0.83计算的小麦叶面积，明显高于用积分法计算的叶面积实际值，并建议用0.77作为小麦叶面积的K值，但没有得到采纳。本研究用精密的叶面积仪准确测定冬小麦叶片的实际面积作为对照，对5个冬小麦品种各叶位主茎叶片和2个品种各生育时期的全部叶的K值做了测定。结果表明，除了各品种冬前第1叶和河农859开花期的叶片K值接近或略大于0.83以外，其他的K值都小于0.83。而冬前第1叶的面积很小，在冬小麦全株或冬前叶面积中所占的比重较小。作为在科研和生产调研中常用的K值，应考虑大部分叶片和主要生育时期。而本研究根据河农326和河农859两个品种5个主要生育时期平均值测算的K值为0.76，与李丕珩[6]用积分法推算的叶面积作为对照计算的K值0.77十分接近，但用仪器测定结果作为对照的依据更为充分。对2个品种主要生育时期分别用K=0.76和K=0.83计算的单株叶面积和叶面积指数与实测值进行比较发现，用K=0.76计算的值与实测值更为接近和精准，也说明用0.83作为K值计算的值比实际值偏大。因此建议，在常规的科研和生产调查中，小麦各生育时期的叶面积，采用K=0.76，即叶面积用A=0.76∑LW(L和W分别为各叶片的长度和最宽处的宽度)来计算。K=0.76，与叶片形状近似于小麦的大麦[7-8]、燕麦[9]、水稻[10-11]、玉米[5,12]、高粱[13-14]等禾谷类作物K值(0.7～0.75)也更为接近。

不同品种、不同栽培措施条件下，禾谷类作物的叶片形状和K值也可能有所变化。但Krishnamurthy等[14]发现，3个高粱品种的K值均为0.71。李丕珩[6]用叶片大小、形状、长宽比不同的10个小麦品种研究发现，不同品种可以采用同一个K值0.77。本研究中5个品种之间各个叶位及不同生育时期的K值差异也不显著(P>0.05)。可见，在同类栽培品种间，K值一般差异不显著(P>0.05)，可以采用固定的K值。另外，李雁鸣[9]在研究燕麦的K值时发现，2年中由于三叶期追肥灌水措施不同，全株最大叶面积的叶位和K值最大的叶位都略有变化，但2个品种2年的K值接近，仍可以采用固定的K值估算叶面积。而关于密度、播种期等栽培措施对K值的影响规律，还有待进一步研究完善。

此外，本研究还表明，5个小麦品种冬前主茎叶片的总平均K值为0.75，主茎春生叶片的总平均K值为0.78，全株主茎叶片的总平均K值为0.77。2个小麦品种越冬前全部叶片(包括分蘖叶片)的平均K值为0.73，春季各生育时期的平均K值为0.77。

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