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波叶海菜花不同居群叶面积指数的变化及分析



全 文 :·园林花卉·植物 北方园艺2014(09):90~92
第一作者简介:翟书华(1963-),男,教授,现主要从事保育植物学
与保育生物学的教学与科研工作。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31360065);云南省应用基
础研究基金资助项目(2010ZC165);昆明学院创新基金联合资助
项目。
收稿日期:2014-01-14
波叶海菜花不同居群叶面积指数的变化及分析
翟 书 华,王   斌,苏   源,岑 晓 江,张 飞 梦
(昆明学院 生命科学与技术系,云南 昆明650031)
  摘 要:以云南省和四川省交界的泸沽湖生长的波叶海菜花为研究对象,于2012年9月至
2013年3月分别利用等级法结合杭州万深LA-S叶面积指数分析系统和等级法结合量测法,对不
同居群的波叶海菜花的叶面积进行了测定,并计算出叶面积指数,用SPSS 13.0分析和处理试验
数据,研究了不同海菜花居群叶面积指数的标准误差、标准差、方差和变异系数等。结果表明:所
测叶面积指数(LAI)具有中等变异性,不同居群的波叶海菜花的叶面积指数不同,分别为落水村
(2.66)>三家村(2.42)>山垮村(2.12)>木垮村(1.83)>里格村(1.17)。该研究有助于对水生植
物测量叶面积指数的方法选择提供参考。
关键词:波叶海菜花;泸沽湖;居群;叶面积指数(LAI)
中图分类号:S 555+.9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2014)09-0090-03
  波叶海菜花(Otelia acuminatavar.crispa)属水鳖科
(Hydrocharitaceae)海菜花属(Otelia)多年生大型沉水种
子植物,是我国特有珍稀濒危物种。该种植物仅发现
    
于云南、四川交界的泸沽湖。波叶海菜花是珍贵的野生
水生植物资源,观赏价值很高,在湿地植物的景观设计
中具有很好的开发应用价值。据测试,海菜花的蛋白质
含量与普通豆类植物相当,粗蛋白含量较低,钙、磷含量
较高,粗纤维含量中等;是一种低热量、无脂肪的野生水
生蔬菜,其嫩叶、花葶、叶柄和嫩果都可以食用,味道鲜
美,是具有较高开发价值的水生野生蔬菜[1-3],为大理、丽
江和昆明等地特色美食。泸沽湖畔的居民常采集海菜
花茎叶作猪饲料,亦是鱼类、螺类等水生动物和鸟类的
    
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Re-Survey on the Bryophyte of Lishan Nature Reserve
ZHANG Er-fang1,GAO Ping1,ZHAO Jian-cheng2
(1.Department of Life Science,Lvliang Colege,Lvliang,Shanxi 033000;2.Colege of Life Science,Hebei Normal University,Shijiazhuang,
Hebei 050016)
Abstract:Through field investigation and laboratory method for identification,the bryophytes of Lishan mountain nature
reserve were investigated.The results showed that 45species(including 3varieties,1subspecies)belonging to 21families
and 35genera,Combined Zhong Hai-xiu 2003study,the current total of Lishan nature reserve bryophytes 80species were
reported,belonging to 29families and 55genera,the study found that 1family,2genera and 2species are new records to
Shanxi province.On which the new record with the way photomicrography recorded and appendix of this experiment
bryophytes details.Lishan nature reserve moss plant communities can be divided into four types of native communities,
stone raw communities,aquatic communities and wood raw communities.
Key words:Lishan nature reserve;bryophytes;new record;details
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北方园艺2014(09):90~92 植物·园林花卉·
天然饲料,摩梭人用海菜花的花入药治疗小便不利、便
秘、水肿、咯血等多种疾病;海菜花对其生长的水域环境
的污染十分敏感,常常被用作重要的环境指示植物[4-5]。
近年来,连续干旱导致水位下降,随着旅游人数的不断
增加以及过度采摘等导致海菜花的野生自然分布面积
正在逐渐缩小,所以,对其进行科学研究、引种驯化和保
育工作是很有必要的。
叶面积指数(Leaf area index,LAI)用来定量描述植
物在群体水平上叶的生长情况、叶面积密度的重要指
标,是植物种群极其重要的生物特征,它决定着植物种
群的光合呼吸、蒸腾、碳循环等,植物的最终产量与叶面
积指数的大小高低密切相关。它广泛应用于农业、林
业、果树业以及生态学和生物学等领域[6-7],因此如何有
效的测定水生高等植物叶面积指数是需要不断探索的
重要课题。目前,国内外关于波叶海菜花不同居群叶面
积指数及分析尚鲜见报道。研究不同居群海菜花的叶
面积指数,考察叶面积的发育动态,有助于了解海菜花
的生长发育状况及其群体结构动态,以期为海菜花的保
育、人工繁殖和种群恢复提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
5个居群采集地的地理环境见表1。
表1 波叶海菜花采集地(5个居群)的
经度、纬度和海拔
地点 落水村 三家村 山垮村 木垮村 里格村
东经 100°46′09.5″ 100°47′52.4″ 100°47′52.4″ 100°48′50.2″ 100°47′09.5″
北纬 27°41′02.7″ 27°39′57.9″ 27°39′57.9″ 27°44′46.2″ 27°42′31.2″
海拔/m  2 670  2 667  2 667  2 642  2 699
1.2 试验材料
波叶海菜花于2012年8月采集于云南省丽江市宁蒗
县泸沽湖不同居群,采后用自封袋包装做好标记,带回昆
明学院生命科学与技术系实验楼,用花盆栽培沉入装满水
的玻璃缸中,放置时分别将落水村、三家村、山垮村、木垮
村、里格村同一居群的海菜花放在一起,人工定期补水和
清除藻类、螺类等以尽量避免对海菜花生长造成影响。
万深LA-S叶面积分析系统,游标卡尺,直尺等。
1.3 试验方法
该试验采用2种方法测定波叶海菜花不同居群叶
面积指数,方法1为等级法结合万深LA-S叶面积分析
系统测定波叶海菜花不同居群的叶面积指数,方法2为
等级法结合量测法测定叶面积指数。
每个居群随机选取6个单株测量。利用万深LA-S
叶面积分析系统简易版测量叶面积的操作步骤为标
定→选定→分析。为避免过多操作的重复执行,在“设
置”栏中预先设置好选项和参数。启动系统之后点击工
具栏上的设置按钮设置好分割方法、标记颜色、去阴影、
背景、其它等。
叶面积指数(LAI)=植株所有叶片单面面积总和/植
株所占的土地面积;每一等级海菜花的叶面积=该等级中
1个叶片的叶面积×该等级所含叶片数;1株海菜花的叶
面积=每一等级海菜花的叶面积之和;该居群海菜花的总
叶面积=每1株海菜花的叶面积之和;实际有叶土地面
积=居群所占土地面积×该居群海菜花的覆盖度。
1.4 数据分析
试验数据采用SPSS 13.0软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 2种测定方法下波叶海菜花不同居群的叶面积指
数比较
从表2~5可以看出,2种方法统计分析LAI的特
征参数均表现出明显差异性。等级法结合万深LA-S叶
面积分析系统测得LAI的最大值是最小值的1.6倍,等
级法结合量测法所得LAI的最大值是最小值的2.3倍,
相差0.7倍。按照反映离散程度的变异系数(C.V)的大
小可以看出,在5个居群中,变异系数最大的是里格村
为49.6%,其次,分别是木垮村、山垮村、三家村,变异系
数最小的是落水村为21.8℅。依据空间变异性进行的
分级[8]C.V<10%为弱变异性;10%≤C.V≤100%为中
等变异性;C.V >100%为强变异性。该试验LAI的
C.V均在10%≤C.V≤100%之间,属中等变异性,具有
中等空间自相关性,可为海菜花的生长性状、生物产量
等信息的空间变异性及相关性分析提供基础和前提。
表2 等级法结合万深LA-S叶面积分析系统
波叶海菜花不同居群的叶面积指数
居群 落水村 三家村 山垮村 木垮村 里格村
叶面积指数LAI  1.62  1.40  1.63  1.57  1.02
  表3 等级法结合万深LA-S叶面积分析系统
波叶海菜花不同居群叶面积指数的统计分析
平均 标准误差 中位数 标准差 方差 最小值 最大值 求和
1.448  0.114691  1.57  0.256457 0.06577  1.02  1.63  7.24
  表4   等级法结合量测法波叶海菜花不同居群的
    叶面积指数和变异系数
叶面积指数LAI 最大值 Max 最小值 Min 平均值 Mean 变异系数C.V∕%
落水村 2.68  2.65  2.66  21.8
三家村 2.45  2.40  2.42  24.0
山垮村 2.19  2.09  2.12  27.4
木垮村 1.87  1.77  1.83  31.7
里格村 1.28  0.98  1.17  49.6
  表5   等级法结合量测法波叶海菜花不同居群的
    叶面积指数的统计分析
叶面积指数LAI 平均 标准误差 标准差 方差 最小值 最大值 求和
2.04  0.258476 0.577971 0.33405  1.17  2.66  10.2
2.2 等级法结合万深LA-S叶面积分析系统与等级法
结合量测法的比较
从表2~5可以看出,在测定海菜花叶面积的2种
方法中,等级法结合万深LA-S叶面积分析系统(简易
版)所得的叶面积指数比等级法结合量测法所得的叶面
积指数的小,分析认为可能有如下几个原因:一是2种
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·园林花卉·植物 北方园艺2014(09):90~92
测量方法测量的时间有间隔,第1种方法先测,第2种后
测,导致2种方法所得结果有所差异;二是万深LA-S叶
面积分析系统的测量更加准确,因为量测法在测量海菜
花叶的长和宽都是用直尺和游标卡尺,读数精确度难免
受到一定影响,而万深LA-S叶面积分析系统读数精确
到小数点以后4位,读数的差异导致叶面积指数的差
异;三是万深LA-S叶面积分析系统的测量结果比较可
靠,因为在测量过程中,可以查看计算机绘出的叶片边
界是否与海菜花叶片的边界重合,若是差异较大,可在
设置时将分割方法设置为自定义,自己调整红线与叶片
的边界到最大的重合,使测量的误差降到尽可能的小,
在量测法中,不仅测量过程的误差比前者大,而且计算
叶面积的公式参考禾本科植物叶面积的计算公式,禾本
科的叶形通常比与海菜花的叶形更为规整,使得计算所
得的叶面积指数与真实的叶面积指数的误差增大。
用等级法结合万深LA-S叶面积分析系统(简易版)
所得的结果更可靠。不足之处是海菜花是从泸沽湖采
来栽培的,数量有限,每测一次要采较多的叶片,破坏性
较大。
2.3 等级法结合量测法所得的叶面积指数的单因素方
差分析
将2种方法得到的叶面积指数用SPSS 13.0处理,
由于2种方法所得的叶面积指数存在较大差异,导致了
2种方法所得的标准误差、标准差、方差不同。
将等级法结合量测法所得的叶面积指数进行单因
素方差分析,从表6可以看出,F=0.048021,P-value=
0.953296>0.05,说明5个居群的海菜花的叶面积指数
的差异不显著。
表6  等级法结合量测法所得波叶海菜花的
    叶面积指数单因素方差分析
差异源 SS  df  MS  F  P-value  F-crit
组间 0.033693  2  0.016847  0.048021  0.953296 3.885294
组内 4.2098  12  0.350817
总计 4.243493  14
3 结论与讨论
综合考虑现有的仪器设备和试验时间,等级法和万
深LA-S叶面积分析系统测量较方便、省时,测量结果更
准确,但是对植株的破坏性较大。等级法结合量测法对
植株的破坏性小,但测量结果的误差较大,费时。等级
法结合LA-S叶面积分析系统测叶面积和等级法结合公
式法较符合水生植物海菜花的实际情况。
该试验得出,不同居群的波叶海菜花的叶面积指数
不同,它们分别为落水村(2.66)>三家村(2.42)>山垮
村(2.12)>木垮村(1.83)>里格村(1.17)。通过6个月
的试验对不同居群的波叶海菜花的叶面积指数的影响
因素分析发现,使海菜花的叶面积指数达到最大的最适
水温是16~26℃,海菜花最适栽培密度根据居群的生长
状况分别为1.0m×1.0m、0.5m×2.0m或0.7m×
0.7m,最适水深是1.0~1.5m,但随水温、栽培密度和
水深如何变化还有待于深入研究。
在野外考察、取样、测量的试验过程中,访问当地居
民,得知海菜花的数量正因为水域环境的污染、干旱、水
位下降、人类过度采摘等因素在逐渐减少,已到濒临灭
绝的程度,需要加强对海菜花的引种驯化、迁地栽培、育
种繁殖等保育方面的研究工作。
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The LAI Variation and Its Analysis of Different Otelia acuminate var.crispaPopulations
ZHAI Shu-hua,WANG Bin,SU Yuan,CEN Xiao-jiang,ZHANG Fei-meng
(Life Science and Technology Department,Kunming University,Kunming,Yunnan 650031)
Abstract:Taking Otelia acuminate var.crispathat growing in the Lugu Lake bordering Yunnan and Sichuan as research
object,using a combined way of classification and Hanzhou Wanshen LA-S Leaf-Area Index Analysis System,another
combined way of gradation and mensuration from September 2012to March 2013,the LAI of diferent Otelia acuminata
(Gagnep.)populations were measured and calculated.And the data were dealt with SPSS 13.0,the standard errors,
standard deviation,variances and variation coeficients of the diferent populations were studied.The result showed that
the measured LAI had medium variability,LAI of diferent Otelia acuminate var.crispapopulations in diferent vilage
were diferent,respectively:Luoshui 2.66)>Sanjia(2.42)>Shankua(2.12)>Mukua(1.83)>Lige(1.17).This study was
also a helpful alternative to measure the leaf area of aquatic plants;these may provide the foundation of method selection
for LAI determination of aquatic plant.
Key words:Otelia acuminate var.crispa;Lugu lake;population;leaf area index(LAI)
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