Сельскохозяйственная биология, 2018, том 53, № 3, с. 645-654.
(для цитирования)

doi: 10.15389/agrobiology.2018.3.645rus

УДК 633.9:581.4:58.087

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ДЛЯ НЕДЕСТРУКТИВНОГО ОПРЕ-ДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ И МАССЫ ЛИСТА У КОК-САГЫЗА (Taraxacum kok-saghyz Rodin)

G. SHEN^1,2, W. WANG¹, F. CHEN², F. ZHENG², D. WEI², L. LI²,
X. ZENG³, Y. FAN³, Н.Г. КОНЬКОВА⁴

Кок-сагыз (Taraxacum kok-saghyz Rodin) — русский одуванчик, травянистое растение-многолетник, в настоящее время широко признан как один из наиболее перспективных естественных каучуконосов. Позиции натурального каучука на мировом рынке устойчивы и потребность в нем ежегодно возрастает. В настоящее время в США, Китае, Германии, Испании, Голландии и ряде других стран уделяется большое внимание исследованиям по получению натурального каучука на основе растительного сырья. Нашей целью была разработка модели, позволяющей выполнять биометрическую оценку листа растений недеструктивным методом, что актуально для физиологических наблюдений in vivo. Для этого нами был выполнен регрессионный анализ соотношения показателей длины, ширины, площади листа и сырой массы листа на 250 листьях, собранных на разных стадиях роста растений кок-сагыза (Харбин, N45°34'59.9'', E126°34'18.8''). Для проверки предложенных моделей использовались данные по выборке еще из 50 листьев. При определении наименьшего размера выборки, необходимого для адекватного применения итоговой модели, выполнили регрессионный анализ для 10 групп с разным числом образцов, случайным образом отобранных из 300 листьев. В результате предложена следующая модель оценки площади листа (LA) в зависимости от его длины (L) и ширины (W): LA = 6226,424 + 26,31L + 545,334W - 313,993L^0,5 - 3138.047W^0,5 - 0.009L² - 3,86W² + 0,057LW (коэффициент детерминации R² = 0,818, среднеквадратичная ошибка RMSE = 168,29). Модель для определения сырой массы листа (FW) имеет следующий вид: FW = 1125,572 - 24,857L + 233,070W + 0,055LW + 276,956L^0,5 - 1264,466W^0,5 + 0,067L² - 1,964W² (R² = 0,735, RMSE = 87,84). Для применения этих двух моделей необходимы результаты измерений не менее чем 10 листьев. Определение функций преобразования длины и ширины листа, линейно связанных с его площадью и сырой массой, и создание регрессионной модели с их использованием может быть лучшим решением при создании моделей для оценки площади листа и сырой массы у растений разных видов, особенно тех, для которых характерна значительная вариабельность листьев по размеру.

Ключевые слова: Taraxacum kok-saghyz Rodin, кок-сагыз, длина листа, ширина листа, недеструктивные методы исследования, модели оценки, регрессионный анализ.

Полный текст

NONDESTRUCTIVE LEAF AREA AND FRESH WEIGHT ESTIMATION FOR Taraxacum kok-saghyz Rodin AND THEIR SAMPLING NUMBER

G. Shen^1,2, W. Wang¹, F. Chen², F. Zheng², D. Wei², L. Li², X. Zeng³,
Y. Fan³, N.G. Kon’kova⁴

Kok-saghyz (Taraxacum kok-saghyz Rodin), Russian dandelion, is a perennial plant widely recognized as one of the most promising sources of natural rubber. The works to utilize natural rubber are underway in the United States, China and Western Europe (Germany, Spain, Czech Republic and the Netherlands). The aim of this study was to determine nondestructive models for estimating leaf area and fresh weight of Russian dandelion plants. Regression analyses were performed between leaf area, fresh weight, leaf length, and leaf width in two hundred and fifty leaf samples collected during different growth stages of Russian dandelion plants. Data from another fifty leaves were used for validating the proposed models. Regression analyses were performed among ten data groups with different numbers of data randomly selected from the total three hundred leaves data set to determine the smallest sampling number for applying the final models correctly. The model for estimating leaf area (LA) is: LA = 6226,424 + 26,31L + 545,334W - 313,993L^0,5 - 3138.047W^0,5 - 0.009L² - 3,86W² + 0,057LW, with R² and RMSE values of 0.818 and 168.29, respectively. The model for estimating leaf fresh weight (FW) is: FW = 1125.572 - 24.857L + 233.070W + 0.055LW + 276.956L^0,5 - 1264.466W^0,5 + 0.067L² - 1.964W², with R² and RMSE values of 0.735 and 87.84, respectively. At least ten leaf samples are required when applying the two models. Determining transformed forms of leaf dimensions that are linearly related to leaf area and fresh weight, and integrating all of them into one equation maybe a better solution for establishing models to estimate leaf area and fresh weight of plant species, particularly those with higher variation among individual leaves.

Keywords: Taraxacum kok-saghyz Rodin, leaf length, leaf width, estimation model, regression analysis.