玉米葉片中的葉綠素的測定及葉綠素儀發揮的作用

葉綠素a、葉綠素b的含量的測定一般用光譜方法。先用某種溶劑(如丙酮等)提取葉綠素,然后用光譜儀器測定,這類方法操作繁瑣,耗時太長。而活體葉片中葉綠素的測量一般只能測定葉綠素總量或SPAD(soil and plant analyzerdevelopment)值。同時測定葉綠素a、葉綠素b和SPAD值的方法,尚未見報道。本研究以玉米葉片為材料,利用雙波長雙光束紫外可見分光光度計,用最大決定系數增量回歸算法,研究了葉片葉綠素a、葉綠素b及SPAD值同時、快速測量方法;研究了儀器波長誤差和帶寬變化對測定結果的影響。

儀器與試劑：紫外可見分光光度計； 60片玉米葉片, SPAD值用SPAD-502測量儀測定;葉綠素a、葉綠素b含量用Arnon法測定。

實驗方法：在分光光度計上,用雙波長方式,參比波長為750nm;掃描區間為590~700nm,分別在帶寬為2、4、6、8、10nm測量60片玉米葉片的吸收光譜。測得的光譜圖經過實驗室自主開發的光譜數字化系統,每隔0. 1 nm采集一個數據,得到數字化的光譜圖。

建模過程：在590~700nm的波長范圍,每隔1nm取一個吸光值,用最大決定系數增量回歸算法來建立模型。選出葉片葉綠素a、葉綠素b和SPAD值同時測定的最優波長,即選擇預測相對標準誤差最小的波長組合。結果表明:當只選擇一個波長時,是625nm;選擇兩個波長點時,最優組合是635和625nm;選擇3個波長點時,最優組合是635、625和610nm;選擇4個波長點時,最優組合是635、625、610和655nm;選擇5個波長點時,最優組合是635、625、610、655和700nm;選擇6個波長點時,最優組合是635、625、610、655、700和595nm。通過模型得到：所用波長越多，測量效果越好。但這種變化越來越緩慢,尤其是3個波長以后,隨著波長數目增加,測量效果改善不顯著。此外,葉綠素b的測量效果不如葉綠素a的測量效果好,而SPAD值的測量效果不同波長的差異不大;可能是葉綠素b的含量較低,化學值測量的相對誤差較大;而SPAD值本身是用一個波長的吸收而得,所以較容易準確測定;總體上,當選3個波長點組合, 3種組分測定的相對標準差約5%。

本文所談到的SPAD值，就是通過葉綠素儀測定的。葉綠素儀通過測量葉片中兩種波長范圍內的透光系數，來確定當前葉片的葉綠素值即SPAD值，SPAD502正是利用了葉綠素這一特點：葉綠素在藍色區域（400—500nm）和紅色區域（600—700nm）范圍內吸收達到了峰值，但在近紅外區域卻沒有吸收而進行葉綠素值的測定的。另外，通過葉綠素計測定植物的SPAD值，還同時可以得到植物的氮素含量，更好的指導施肥。研究表明，在SPAD520葉綠素儀指導下施肥，可以在保證產量的前提下，減少10%的化肥利用。