植物叶片向日性测定方法研究及测量仪器的研制*姚贺盛易小平张向娟罗毅张旺锋张亚黎（新疆石河子大学农学院农学系，石河子832003，中国）摘要：植物叶片运动影响植物光合物质生产和生长发育，对植物生存繁衍具有重要作用。本研究针对目前植物叶片运动测量方法中有关方位角度测定存在的问题，在研究植物叶片运动规律、掌握测定原理、开展试验研究及分析数据的基础上，研制出一种方位角度测量的新仪器。研制的测量仪器基本原理是，运用量角器的自身重力作用巧妙的代替了传统的铅垂线的功能，达到可以同时测定方向角和悬挂角的目的，并应用电磁装置瞬间固定指针，实现了简化测量步骤，易于田间操作等特点，为快速测定植物叶片方向角和悬挂角提供了可能。该仪器的制作完成，为研究田间栽培技术措施对作物叶片运动的影响、不同品种作物叶片的运动特征等具有重要推进作用。关键词：叶片运动，方位角度，测量仪中图分类号：S314文献标示码：A*作者简介：姚贺盛（1987-）、男，河北廊坊人，在校大学生，本科，作物生理生态。Email:yaohesheng@sina.cn-1-0引言植物的叶片，在一天中不是一直保持在固定的位置，有些植物叶片随太阳运动方位和角度的变化而变化，这被称为向日性运动[1]。向日性运动又分为两种类型，一种是横向日性运动（diaheliotropism），叶片运动总是使叶平面与太阳的入射光线垂直，以捕获更多光能；另一种是偏向日性运动（paraheliotropism），叶片运动总是使叶平面与太阳的入射光线平行，以减少光能捕获[2]。研究表明，叶片运动能够影响植物的光合物质生产和生长发育，对植物的生存繁衍和发展具有重要的意义[3]。1现有的植物叶片运动的研究测量方法研究植物叶片运动的生理生态意义首先要对叶片运动本身进行测定，即叶片在空间上如何变换运动角度。现有的测量方法主要包括，方位角度测定法、投影法和定点照相法[1]。各测定方法的基本原理，所需测定器材和优缺点见表1。表1方位角度测定法，投影法和定点照相法的基本原理，所需器材和优缺点Table.1Thefundamentalprinciples,equipmentsandrelativemeritsindirectionanglemeasurement,projectionmethodandfixedpointphotographmethod.项目测定方法基本原理所需器材优点缺点方位角度测定法通过叶片的方位角，方向角和悬挂角三个角度来进行空间定位。量角器，铅垂线，罗盘仪。可量化；宜于操作不宜测定运动较复杂的叶片；人为操作误差大。投影法利用叶片的投影来描述叶片运动的状态。铁架台，木板，相纸。可量化；直观反映叶片运动结果。操作复杂；不便于携带。定点照相法每隔一段时间用照相机拍摄叶片的变化。照相机定性描述；直观反映群体和单个叶片运动。不可量化，或技术成本太高在对各测定方法分析的基础上，针对各方法存在的缺点，本研究吸收和借鉴了不同测定方法的优点，改进现有的叶片运动测定方法，研究和整合出新的叶片运动测定仪器，做到测定结果精确且方便快捷。2方位角度测量仪器的研制1）.方案的提出由于方位角度测定法是现今运用较广的一种测定方法，因此研究如何改进方位角度测定法以及测量仪器的研制为本项目的研究重点。本研究在借鉴前人研究的基础上，设计出3套有关叶片方位角度测量仪器草图，见下图1:-2-图1基于不同设计思路的叶片运动测量仪器设计草图方案1方案2方案3方案1基于同时测定方向角和悬挂角的思路方案2基于精确测定叶片悬挂角的思路方案3基于同时测定方位角和悬挂角的思路Fig.1Thedesigndraftofmethodologyofleafmovementmeasurementbasedondifferentthinking2）.方案的论证对设计的3种方案，作者进行了深入论证，认为方案1的仪器设计和以前的测量方法相比，可以同时测定叶片的方向角和悬挂角，且小巧方便，但在测量时，缺少手持装置和标准衡量部位；方案2可以精确测定叶片悬挂角，表现为测量时仪器稳定性强，但该设计存在测定角度单一，且构造复杂，不便于在田间测量等问题。方案3的设计虽然能够测量叶片方位角和悬挂角，但实际上并不能同时测定这两个角度，且在实际操作测定过程中方位角度不能够精确读取。3）.方案的选定和优化通过分析比较各设计方案的可行性，按照仪器测量使用应省时省力、易...