一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法

本发明涉及植物生态研究，具体为一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法。

背景技术：

1、植物叶片的叶肉导度(mesophyll conductivity，gm)是植物生理学和生态研究中的一个重要参数，他描述了co2从叶片气孔进入后，穿越叶肉细胞到达叶绿体类囊体膜羧化位点的扩散过程。这一过程涉及多个复杂的物理、化学和生物过程，包括co2从气体状态到-hco3液态离子的转换，以及-hco3的跨细胞膜运输等。叶肉导度的测量对于理解植物的光合作用机制、评估植物对环境变化的适应性以及预测未来气候变化对植物生产力的影响具有重要意义。

2、目前，测量植物叶片叶肉导度的方法主要有三种：第一种是利用13c同位素标记的co2饲喂，通过追踪光合同化物的去向和分配来计算gm；第二种是基于叶片解剖结构，逐步计算co2从气孔到类囊体羧化位点的导度；第三种是利用便携式光合仪和叶绿素荧光仪，通过光合模型直接计算叶片的叶肉导度。

3、尽管这些方法各有优势，但它们也存在一些局限性。第一种方法成本高昂，且需要特殊的实验条件，不适用于大多数实验室。第二种方法操作复杂，需要对叶片进行微观形态观察，且不同植物的叶片结构差异要求单独的形态解剖，这限制了其普及性。第三种方法虽然操作简单、成本较低，但其基于的harley模型存在过参数化的问题，使得gm的测量结果容易受到仪器调教偏差、测量误差和植物轻微胁迫的影响，导致结果的不稳定和不准确。

4、此外，harley模型假设gm在测量过程中是恒定不变的，但实际上gm会受到多种环境因素的影响，如co2浓度、光合速率、水分状况和环境温度等，通常呈现偏态分布。这意味着单次测量很难准确反映叶片的真实gm值，而需要进行多次重复测量，甚至有时会进行超过10次的测量以获得可靠的数据。然而，这种方法既不严谨也不具有可行性，因为它需要大量的时间和资源投入，严重限制了该技术的广泛应用。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法，通过3～5次的常规重复测量，结合频度分布法进行分析，获取更为稳健和准确的gm值，解决了上述背景技术中提出的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法，包括以下步骤：

6、(1)采用便携式光合仪测量待测叶片的净光合速率、光合电子传递速率和叶肉细胞间co2浓度，通过m次常规测量，获取第一数据集，其中第一数据集包括m组第一数据子集；

7、(2)通过laisk方法获取待测叶片的光下叶片呼吸速率和叶肉细胞间co2补偿点，通过n次测量，获取第二数据集和第三数据集，其中，第二数据集包括n组光下叶片呼吸速率，第三数据集包括n组叶肉细胞间co2补偿点；

8、(3)将所述第一数据集、第二数据集和第三数据集进行排列组合，获取第四数据集；

9、(4)将第四数据集中的每组第四数据子集分别带入式ii中，得到q个叶肉导度；

10、

11、式ii中，gm为叶肉导度，j为光合电子传递速率，a为净光合速率，rd为光下叶片呼吸速率，ci为叶肉细胞间co2浓度，ci*为叶肉细胞间的co2补偿点；

12、(5)以叶肉导度为横坐标，叶肉导度的出现次数为纵坐标，绘制频率分布图；

13、(6)所述频率分布图的最高峰对应横坐标的数值为实际叶肉导度数值。

14、优选的，步骤(1)中，所述m的次数为3～5次。

15、进一步优选的，步骤(1)中，所述m的次数为3次。

16、优选的，步骤(2)中，所述laisk方法的测试方法包括以下步骤：

17、(2-1)、分别测量光强为75μmol m-2s-1、150μmol m-2s-1、300μmol m-2s-1下不同叶片周围co2浓度值的光合作用速率的响应值；

18、(2-2)、以叶片周围不同co2浓度为100mmol m-2、150mmol m-2、200mmol m-2时的叶肉细胞间的co2浓度为x轴，以叶片净光合速率为y轴，绘制光强分别为75μmol m-2s-1、150μmol m-2s-1、300μmol m-2s-1的光合作用co2响应曲线；

19、(2-3)、取三条光合作用co2响应曲线的交点，并计算出三个交点的平均坐标；

20、(2-4)、选取光下叶片呼吸速率作为第二数据集数据，选取叶肉细胞间co2补偿点作为第三数据集数据。

21、优选的，步骤(2)中，所述n的次数为3～5次。

22、进一步优选的，步骤(2)中，所述n的次数为4次。

23、优选的，步骤(3)中的排列组合方式如式i所示；

24、

25、式i中，q为排列组合后的第四数据子集的个数，其中，所述第四数据子集包括叶片的净光合速率、光合电子传递速率、叶肉细胞间co2浓度、光下叶片呼吸速率和叶肉细胞间co2补偿点。

26、优选的，步骤(4)中，所述叶肉导度的小数点位数≥2。

27、优选的，步骤(4)中，所述叶肉导度的小数点位数为3。

28、(三)有益效果

29、本发明提供了一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法。具备以下有益效果：

30、本方案提供的基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法，通过3～5次的常规重复测试，将获得的数据进行排列组合，获得大量的叶肉导度数值，再对叶肉导度数值进行频度分布作图，利用众数确定最合理的gm值，可以有效减少单次测量误差和植物生理状态波动对结果的影响，显著提升了数据的准确性和可靠性。此外，简化的操作流程和无需昂贵设备的需求，大幅降低了实验成本，进而推动植物生理生态学、气候变化适应性评价以及农业生产等领域的科学研究。

技术特征：

1.一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述m的次数为3～5次。

3.根据权利要求1所述的一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述laisk方法的测试方法包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述n的次数为3～5次。

5.根据权利要去1所述的一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法，其特征在于：步骤(3)中的排列组合方式如式i所示；

6.根据权利要求1所述的一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述叶肉导度的小数点位数≥2。

7.根据权利要求1所述的一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述叶肉导度的小数点位数为3。

技术总结本发明提供一种基于频度分布法计算植物叶片的叶肉导度的方法。具体包括以下步骤：采用便携式光合仪测量m次待测叶片的A、J和Ci，获得第一数据集；通过Laisk方法获取待测叶片的Rd和Ci*，获取第二数据集和第三数据集；将第一数据集、第二数据集和第三数据集进行排列组合，获得第四数据集；将第四数据集中的第四数据子集分别带入叶肉导度公式中，得到叶肉导度值；以叶肉导度为横坐标，叶肉导度的出现次数为纵坐标，绘制频率分布图，根据频率分布图的最高峰对应横坐标的数值得到实际叶肉导度数值。本发明通过3～5次的常规重复测量，结合频度分布法进行分析，获取更为稳健和准确的gm值。技术研发人员：王璟,金松恒,金航标,胡杰,王磊受保护的技术使用者：浙江农林大学暨阳学院技术研发日：技术公布日：2024/7/25