本發(fā)明屬于植物光合能力測定，具體涉及一種利用植物葉片性狀預測植物光合能力的方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、光合氣體交換參數(shù)中的最大碳同化速率、最大羧化速率、最大電子傳遞速率和表觀量子效率均是表征植物光合能力的獨立生理指標，但這些核心生理指標獲取需要借助光合儀在原位(植物生長狀態(tài)下)測定光響應曲線以及二氧化碳響應曲線，后續(xù)通過光合模型計算而成?？傮w而言，這種直接測定配合計算光合能力的方法所花費的人力成本和時間成本相對較高，在評估大批量植物物種的光合能力時表現(xiàn)出明顯的方法劣勢。因此，需要建立更便捷的獲取植物光合能力的替代方法。

2、現(xiàn)有技術中，如文獻cn115032179a公開的水稻葉片光合能力的高通量測定方法，對水稻分蘗進行葉片光合能力測定，實現(xiàn)了平均每小時多條光響應曲線的測定通量。此外，采用葉綠素熒光參數(shù)與光合能力參數(shù)的線性模型可以實現(xiàn)光合能力參數(shù)的預測(如文獻cn112561209a)，但葉綠素熒光參數(shù)的確定同樣需要借助葉綠素熒光儀器進行原位測定，從本質(zhì)上來說該方法對于光合能力預測的提升效益仍存在很大的局限性。

3、更關鍵的是，無論是基于傳統(tǒng)的光響應曲線(aq)和co2響應曲線(aci)，還是其它新型測量方法，至少要保證測量結(jié)果的準確性和便捷性才能夠推廣應用。因此，如何在確保測量精度的情況下以低成本、低操作難度、便捷的方式進行測量是需要解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、至少為了解決背景技術中提到的技術問題，本發(fā)明目的在于提供一種利用植物葉片性狀預測植物光合能力的方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明采用了如下技術方案。

3、一種利用植物葉片性狀預測植物光合能力的方法，步驟包括：

4、步驟1，收集目標植物的葉片，并獲取所得葉片的鮮重；

5、步驟2，對所得葉片進行拍照，獲取葉片的實際葉面積；

6、步驟3，獲取所得葉片的干質(zhì)量，定義為葉片干重；獲取所得葉片的比葉重，比葉重＝葉片干重/實際葉面積；

7、步驟4，獲取所得葉片的相對含水量，葉片相對含水量＝(葉片鮮重-葉片干重)/(葉片飽和鮮重-葉片干重)；

8、步驟5，測定所得葉片的葉氮含量和葉碳含量；

9、步驟6，獲取所得葉片的單位面積葉氮含量、單位面積葉碳含量和葉碳氮比，單位面積葉氮含量＝葉氮含量*比葉重，單位面積葉碳含量＝葉碳含量*比葉重，葉碳氮比＝葉碳含量/葉氮含量；

10、步驟7，基于所得葉片性狀數(shù)據(jù)和葉性狀光合能力參數(shù)的預測線性模型計算葉片所屬植物的光合能力指標，見下式，

11、y＝ax1+bx2+cx3+i

12、式中，x1表示葉氮含量，x2表示葉片相對含水量，x3表示葉碳氮比，a、b、c表示回歸系數(shù)，i表示截距項。

13、作為優(yōu)選方案，步驟2中獲取所得葉片的干質(zhì)量的步驟為：先將采集的鮮葉在避光環(huán)境下泡水至少3小時，使鮮葉充分吸水，撈出葉片后吸干葉片表面附著的水分，然后稱取該葉片的濕重，即葉片飽和鮮重；最后將該葉片置于80±2℃的環(huán)境下烘干至恒重，最后稱取葉片的干質(zhì)量，即得葉片干重。

14、作為更優(yōu)選方案，葉片烘干過程中，葉片始終內(nèi)置于阻燃紙袋中，阻燃紙袋上設置有透氣口或透氣孔。

15、作為優(yōu)選方案，步驟5中，采用元素分析儀測定葉片的葉氮含量和葉碳含量。

16、本發(fā)明還提供了一種測植物光合能力測定系統(tǒng)，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)以下步驟：

17、s1，讀取輸入的葉片干重和實際葉面積，并計算出比葉重＝葉片干重/實際葉面積；

18、s2，讀取輸入的葉片鮮重、葉片飽和鮮重，并計算出葉片相對含水量＝(葉片鮮重-葉片干重)/(葉片飽和鮮重-葉片干重)；

19、s3，讀取輸入的葉氮含量和葉碳含量，并計算出葉片的單位面積葉氮含量、單位面積葉碳含量和葉碳氮比，單位面積葉氮含量＝葉氮含量*比葉重，單位面積葉碳含量＝葉碳含量*比葉重，葉碳氮比＝葉碳含量/葉氮含量；

20、s4，根據(jù)所得葉片性狀數(shù)據(jù)和葉性狀光合能力參數(shù)的預測線性模型計算葉片所屬植物的光合能力指標，見下式，

21、y＝ax1+bx2+cx3+i

22、式中，x1表示葉氮含量，x2表示葉片相對含水量，x3表示葉碳氮比，a、b、c表示回歸系數(shù)，i表示截距項；

23、s5，輸出計算結(jié)果。

24、有益效果：采用本發(fā)明的方案，無需在野外進行原位測定工作，將技術人員在野外的單次作業(yè)時間縮短到了一小時以內(nèi)，大幅降低了技術人員的工作量，并簡化了野外作業(yè)的工作流程和操作難度，同時兼顧了測量精度和測量結(jié)果的準確性；測量操作過程簡便，顯著降低了從事光合能力參數(shù)獲取的技術門檻和實施(測量)成本，且能夠?qū)Υ罅繕悠愤M行同步處理、測定，可在同一時間段是實現(xiàn)多種植物的光合能力參數(shù)獲取，同時避免了光合原位測定過程中對光合儀器數(shù)量的依賴；還便于對不同生活型(灌木、灌木)和葉習性(常綠、落葉)植物的光合能力預測，并且對每種類型的植物光合能力參數(shù)均有良好的預測性，拓展了本發(fā)明技術的應用場景，便于推廣應用。

技術特征：

1.一種利用植物葉片性狀預測植物光合能力的方法，其特征在于，步驟包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述預測植物光合能力的方法，其特征在于，步驟2中獲取所得葉片的干質(zhì)量的步驟為：先將采集的鮮葉在避光環(huán)境下泡水至少3小時，使鮮葉充分吸水，撈出葉片后吸干葉片表面附著的水分，然后稱取該葉片的濕重，即葉片飽和鮮重；最后將該葉片置于80±2℃的環(huán)境下烘干至恒重，最后稱取葉片的干質(zhì)量，即得葉片干重。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述預測植物光合能力的方法，其特征在于：葉片烘干過程中，葉片始終內(nèi)置于阻燃紙袋中，阻燃紙袋上設置有透氣口或透氣孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述預測植物光合能力的方法，其特征在于：步驟5中，采用元素分析儀測定葉片的葉氮含量和葉碳含量。

5.一種測植物光合能力測定系統(tǒng)，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)以下步驟：

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用植物葉片性狀預測植物光合能力的方法及系統(tǒng)，步驟包括：獲取葉片的鮮重、實際葉面積、比葉重、相對含水量，測定葉片的葉氮含量和葉碳含量，獲取葉片的單位面積葉氮含量、單位面積葉碳含量和葉碳氮比，基于所得葉片性狀數(shù)據(jù)和葉性狀光合能力參數(shù)的預測線性模型計算葉片所屬植物的光合能力指標。采用本發(fā)明的方案，無需在野外進行原位測定工作，大幅降低了技術人員的工作量，并簡化了野外作業(yè)的工作流程和操作難度，同時兼顧了測量精度和測量結(jié)果的準確性，且能夠?qū)Υ罅繕悠愤M行同步處理、測定，可在同一時間段是實現(xiàn)多種植物的光合能力參數(shù)獲取，同時避免了光合原位測定過程中對光合儀器數(shù)量的依賴。

技術研發(fā)人員：徐銘澤,馬磊,張立禎,李滿意,李成,司洪濤,王琛,毛錚
受保護的技術使用者：重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9