玉米叶片中的叶绿素的测定及叶绿素仪发挥的作用

叶绿素a、叶绿素b的含量的测定一般用光谱方法。先用某种溶剂(如丙酮等)提取叶绿素,然后用光谱仪器测定,这类方法操作繁琐,耗时太长。而活体叶片中叶绿素的测量一般只能测定叶绿素总量或SPAD(soil and plant analyzerdevelopment)值。同时测定叶绿素a、叶绿素b和SPAD值的方法,尚未见报道。本研究以玉米叶片为材料,利用双波长双光束紫外可见分光光度计,用最大决定系数增量回归算法,研究了叶片叶绿素a、叶绿素b及SPAD值同时、快速测量方法;研究了仪器波长误差和带宽变化对测定结果的影响。

仪器与试剂：紫外可见分光光度计； 60片玉米叶片, SPAD值用SPAD-502测量仪测定;叶绿素a、叶绿素b含量用Arnon法测定。

实验方法：在分光光度计上,用双波长方式,参比波长为750nm;扫描区间为590~700nm,分别在带宽为2、4、6、8、10nm测量60片玉米叶片的吸收光谱。测得的光谱图经过实验室自主开发的光谱数字化系统,每隔0. 1 nm采集一个数据,得到数字化的光谱图。

建模过程：在590~700nm的波长范围,每隔1nm取一个吸光值,用最大决定系数增量回归算法来建立模型。选出叶片叶绿素a、叶绿素b和SPAD值同时测定的最优波长,即选择预测相对标准误差最小的波长组合。结果表明:当只选择一个波长时,是625nm;选择两个波长点时,最优组合是635和625nm;选择3个波长点时,最优组合是635、625和610nm;选择4个波长点时,最优组合是635、625、610和655nm;选择5个波长点时,最优组合是635、625、610、655和700nm;选择6个波长点时,最优组合是635、625、610、655、700和595nm。通过模型得到：所用波长越多，测量效果越好。但这种变化越来越缓慢,尤其是3个波长以后,随着波长数目增加,测量效果改善不显著。此外,叶绿素b的测量效果不如叶绿素a的测量效果好,而SPAD值的测量效果不同波长的差异不大;可能是叶绿素b的含量较低,化学值测量的相对误差较大;而SPAD值本身是用一个波长的吸收而得,所以较容易准确测定;总体上,当选3个波长点组合, 3种组分测定的相对标准差约5%。

本文所谈到的SPAD值，就是通过叶绿素仪测定的。叶绿素仪通过测量叶片中两种波长范围内的透光系数，来确定当前叶片的叶绿素值即SPAD值，SPAD502正是利用了叶绿素这一特点：叶绿素在蓝色区域（400—500nm）和红色区域（600—700nm）范围内吸收达到了峰值，但在近红外区域却没有吸收而进行叶绿素值的测定的。另外，通过叶绿素计测定植物的SPAD值，还同时可以得到植物的氮素含量，更好的指导施肥。研究表明，在SPAD520叶绿素仪指导下施肥，可以在保证产量的前提下，减少10%的化肥利用。