專利名稱：：沙地闊葉植物葉面積的野外測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及闊葉植物葉片的面積測(cè)定技術(shù)，具體為利用數(shù)碼相機(jī)結(jié)合坐標(biāo)紙、Photoshop軟件測(cè)定和計(jì)算闊葉植物葉面積的方法。
背景技術(shù)：
：葉片是植物進(jìn)行光合作用和蒸騰作用的主要器官，而葉面積是植物葉性特征的主要指標(biāo)，它反映了植物對(duì)生境的適應(yīng)程度。目前常用的葉面積測(cè)定方法主要有剪紙法、打孔測(cè)定法、排水量測(cè)定法、系數(shù)測(cè)定法、數(shù)格交叉法、光電測(cè)定法、掃描法。剪紙法簡(jiǎn)單、方便，但對(duì)于不規(guī)則形狀的葉片其精確度較低，也不適合具有較小葉片植株的葉面積測(cè)量，其精確度也受人為因素、紙張的均勻性等因素影響；打孔測(cè)定法亦有缺陷，如遇粗大葉脈容易產(chǎn)生誤差；排水量測(cè)定法受植物本身水分狀況影響較大，尤其沙地植物不同物種葉片含水量差異很大，且野外條件下空氣干燥葉片易失水；系數(shù)測(cè)定法可用于活體測(cè)定，但不同植物、品種、不同葉齡葉片需分別測(cè)定系數(shù)，導(dǎo)致測(cè)定效率低下；數(shù)格交叉法測(cè)定結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確，但需要消耗大量人工，且對(duì)于形狀不規(guī)則葉片測(cè)量精度大大降低，甚至無法測(cè)量復(fù)雜類型葉片，而且在計(jì)數(shù)時(shí)受人為因素影響較大；由加拿大REGENT公司生產(chǎn)的Win/MacFOLIA闊葉圖像分析系統(tǒng)以及CID公司生產(chǎn)的AM200便攜式葉面積儀是光電測(cè)定法的代表性工具，雖然可以快速測(cè)定葉面積，且操作簡(jiǎn)單，可用于受到環(huán)境脅迫、病害和昆蟲破壞植物葉面積的定量分析，但該系統(tǒng)成本高、價(jià)格昂貴，限制了其推廣普及，而且在用手持式儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，葉片的掃描速度對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較大；掃描法是目前使用較多且效率高的一種數(shù)字圖像處理技術(shù)，但是受操作地點(diǎn)限制，要求在辦公室操作，需要電腦、掃描儀、Photoshop和AutoCAD軟件，而且葉片含水量大易失水時(shí)，很難鋪平葉片又容易損壞掃描儀。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)便、迅捷、準(zhǔn)確、連續(xù)測(cè)定和計(jì)算葉面積的沙地闊葉植物葉面積的野外測(cè)定方法.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是將采集后的葉片平鋪于坐標(biāo)紙上，用數(shù)碼相機(jī)拍照，在用Photoshop軟件測(cè)定整個(gè)葉片像素點(diǎn)數(shù)(Pl)及面積為1cm2的標(biāo)準(zhǔn)方格的像素點(diǎn)數(shù)(P2),而后通過公式，葉面積(A)(cm2)=整個(gè)葉片像素點(diǎn)數(shù)(Pl)/標(biāo)準(zhǔn)方格像素點(diǎn)數(shù)(P2),測(cè)量多個(gè)樣品后求平均得到該物種的葉面積；所述拍照時(shí)，數(shù)碼相機(jī)處于平鋪有葉片的坐標(biāo)紙的上方10—50cm處調(diào)焦至清晰，調(diào)整相機(jī)鏡頭平面與平鋪有葉片的坐標(biāo)紙的垂直面呈0—25。夾角時(shí)，拍下全部葉片。所述用數(shù)碼相機(jī)拍照根據(jù)樣本數(shù)量確定所需分辨率，拍出的圖像邊緣與坐標(biāo)線盡量平行。使用Photoshop軟件具體操作過程如下在Photoshop圖像處理軟件中打開葉片圖像，點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中"魔棒"選中圖片中的葉片部分或點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中"磁性套索"手動(dòng)畫出葉片的輪廓，而后點(diǎn)擊菜單欄中"圖像"，在其菜單上用鼠標(biāo)左鍵單擊"直方圖"，即顯示選中圖片中參數(shù)的像素(PI);而后在點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中多邊形套索選中任意一個(gè)面積為1cm2的標(biāo)準(zhǔn)方格，點(diǎn)擊菜單欄中"圖像"，在其菜單上用鼠標(biāo)左鍵單擊"直方圖"，即顯示標(biāo)準(zhǔn)方格中參數(shù)的像素(P2)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是1.本發(fā)明方法克服了室內(nèi)測(cè)定的限制，前期工作無需電源、電腦、掃描儀等辦公設(shè)備，可在野外操作。2.成本低，速度快。為完成本發(fā)明的測(cè)量只需采用普通數(shù)碼相機(jī)，價(jià)格都在1000元以下，且1G的存儲(chǔ)卡僅100元左右，測(cè)定較小的葉子可以同時(shí)拍照20張葉片。3.本發(fā)明釆用數(shù)碼相機(jī)來協(xié)助完成對(duì)于沙地植物葉面積的測(cè)定，其不受室內(nèi)測(cè)定的限制，后期處理又僅需要一臺(tái)電腦及Photoshop軟件，尤其是對(duì)于沙地植物葉面積的測(cè)定.，克服了氣候干燥易失水的情況，達(dá)到準(zhǔn)確、快速、并可連續(xù)動(dòng)態(tài)的觀測(cè)不規(guī)則葉片生長(zhǎng)變化趨勢(shì)。4.本發(fā)明野外操作所用工具僅為數(shù)碼相機(jī)、塑料板、坐標(biāo)紙，為植物生理生態(tài)研究提高了效率。圖1為本發(fā)明用Photoshop軟件環(huán)境下操作得到葉片像素值的示意圖。圖2為本發(fā)明用Photoshop軟件環(huán)境下操作得到標(biāo)準(zhǔn)方格像素值的示意圖。具體實(shí)施例方式沙地闊葉植物葉面積的野外測(cè)定方法，釆集一種固沙植物細(xì)葉胡枝子(Lespedezaiie^sareic/es)的完整葉片20枚，放入水中待葉片完全展開，取出用濾紙吸去水珠，平攤在固定了標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)紙(最小方格1.醒2;標(biāo)準(zhǔn)方格lcm2)的透明底板上，葉片之間保持距離，用另一稍大于底板的透明且不反光的塑料板壓平。在遮陰的環(huán)境下進(jìn)行拍照，將數(shù)碼相機(jī)調(diào)至分辨率1600x1200，在平攤有葉片的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)紙透明板的正上方30cm處調(diào)焦至清晰，圖像邊緣與坐標(biāo)線盡量平行，調(diào)整相機(jī)與平鋪有葉片的坐標(biāo)紙的垂直面呈25°夾角時(shí)，關(guān)閉閃光燈(防止倒影)，拍下全部葉片。記錄拍照的時(shí)間和植物種的名稱，以便后期處理圖像。將圖片導(dǎo)人計(jì)算機(jī)，在Photoshop圖像處理軟件中打開葉片圖像(如果是全部葉片需要進(jìn)行切割)，下面以單片葉為例WindowsXP操作系統(tǒng)下點(diǎn)擊"開始菜單"—"所有程序"—點(diǎn)擊"Ad0bePhotoshop7.0"(以英文版為例)—點(diǎn)擊"File"(文件)—"Open"(打開)—找到要處理的圖片雙擊選中—點(diǎn)擊左側(cè)工具欄的"Magicwandtool(w)"(魔棒)點(diǎn)擊選中圖片中的葉片部分(或用"Lassotool(L)"磁性套索手動(dòng)畫出葉片的輪廓)—點(diǎn)擊"Image"(圖像)—點(diǎn)擊"Histogram"(直方圖)—記錄顯示參數(shù)中的"Pixels"(像素)數(shù)值PK68I55(參見圖1和表1)—點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中"RectangularMarqueeTool(M)"(多邊形套索)在圖片任意選擇一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方格面積1cm2圈定—點(diǎn)擊"Histogram"(直方圖)—記錄顯示參數(shù)中的"Pixels"(像素)數(shù)值P^280896(參見圖2和表1)—利用下面的公式計(jì)算葉面積為1.67cm2:葉面積(A)(cm2)=葉片像素點(diǎn)數(shù)(PI)/標(biāo)準(zhǔn)方格像素點(diǎn)數(shù)(P2)-重復(fù)20次以上搡作，對(duì)所測(cè)的一組葉面積取平均值即為該物種的葉面積(數(shù)據(jù)見表l)。表l細(xì)葉胡枝子葉面積<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求1.一種沙地闊葉植物葉面積的野外測(cè)定方法，其特征在于將采集后的葉片平鋪于坐標(biāo)紙上，用數(shù)碼相機(jī)拍照，在用Photoshop軟件測(cè)定整個(gè)葉片的像素點(diǎn)數(shù)(P1)及面積為1cm2的標(biāo)準(zhǔn)方格的像素點(diǎn)數(shù)(P2)，而后通過公式，葉面積(A)(cm2)＝整個(gè)葉片像素點(diǎn)數(shù)(P1)/標(biāo)準(zhǔn)方格像素點(diǎn)數(shù)(P2)，測(cè)量多個(gè)樣品后求平均得到該物種的葉面積；所述拍照時(shí)，數(shù)碼相機(jī)處于平鋪有葉片的坐標(biāo)紙的上方10-50cm處調(diào)焦至清晰，調(diào)整相機(jī)鏡頭平面與平鋪有葉片的坐標(biāo)紙的垂直面呈0-25°夾角時(shí)，拍下全部葉片。2.按照權(quán)利要求1沙地闊葉植物葉面積的野外測(cè)定方法，其特征在于所述拍出的圖像邊緣與坐標(biāo)線盡量平行。3.按照權(quán)利要求1沙地闊葉植物葉面積的野外測(cè)定方法，其特征在于使用Photoshop軟件具體操作過程如下在Photoshop圖像處理軟件中打開葉片圖像，點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中"魔棒"選中圖片中的葉片部分或點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中"磁性套索"手動(dòng)畫出葉片的輪廓，而后點(diǎn)擊菜單欄中"圖像"，在其菜單上用鼠標(biāo)左鍵單擊"直方圖"，即顯示選中圖片中參數(shù)的像素點(diǎn)數(shù)(Pl);而后在點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中多邊形套索選中任意一個(gè)面積為12的標(biāo)準(zhǔn)方格，點(diǎn)擊菜單欄中"圖像"，在其菜單上用鼠標(biāo)左鍵單擊"直方圖"，即顯示標(biāo)準(zhǔn)方格中參數(shù)的像素點(diǎn)數(shù)(P2)。全文摘要本發(fā)明涉及闊葉植物葉片的面積測(cè)定技術(shù)，具體為利用數(shù)碼相機(jī)結(jié)合坐標(biāo)紙、Photoshop軟件測(cè)定和計(jì)算闊葉植物葉面積的方法。具體將植物葉片采集后用水浸泡，測(cè)定時(shí)取出葉片用濾紙吸干，平攤在透明塑料板上，按行排列，將塑料板放在一張固定的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)紙上，用數(shù)碼相機(jī)拍照，然后用Photoshop軟件計(jì)算葉片的像素值，除以標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)紙中面積為1cm²的所占的像素值得到葉片面積，測(cè)量多個(gè)樣品后求其平均值，即為該種植物的葉面積。該方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、成本低，在野外的可操作性強(qiáng)，尤其適于易失水的闊葉葉片測(cè)定，為科學(xué)研究提供了一種實(shí)用的方法。文檔編號(hào)G01C11/04GK101298986SQ20071001118公開日2008年11月5日申請(qǐng)日期2007年4月30日優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日發(fā)明者于占源,劉金環(huán),曾德慧,胡亞林,范志平,瓊趙申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所