基于Lab模型的三種觀賞草葉色研究

2023年12月12日發(作者：有什么癥狀)

基于Lab模型的三種觀賞草葉色研究

朱婷;章陸楊;郝亮;許志敏;劉燕珍;陳琳;丁國昌

【摘 要】葉色是觀賞草最重要的觀賞特性之一,本文以紫葉象草(Pennitum

purpureum'Red')、紫葉狼尾草(Penn-itum taceum'Rubrum')和白茅(Imperata cylindrica)在冬季為彩葉的三種觀賞草為研究對象,基于Lab模型,分析了三種觀賞草的葉色特征及葉色與葉綠素之間的關系,為觀賞草品種選育的關鍵指標提供參考依據,也為色彩定量分析提供思路.結果表明:個體間,紫葉象草L值最低且a值變化較平穩,紫葉狼尾草葉色a值最大,白茅L值和b值最大;同一葉片上,紫葉象草葉片基部a值最大且與中部和尖部有顯著差異,紫葉狼尾草尖部L值最大且三個部位L值均有顯著差異,白茅基部L值和b值較大;同一株觀賞草中,紫葉象草的頂端新葉a值最大且越低處葉片b值越大,紫葉狼尾草頂端和底部a值較大,白茅越低處葉色a值越大;葉色參數a與葉綠素含量呈顯著或極顯著負相關.分析可知,每種觀賞草的葉色變化不同,其中葉綠素是影響觀賞草葉色紅色的主要因素之一,在植物配置時需充分考慮其葉色特征.

【期刊名稱】《草地學報》

【年(卷),期】2018(026)005

【總頁數】6頁(P1267-1272)

【關鍵詞】紫葉象草;紫葉狼尾草;白茅;葉色參數;Lab模型;葉綠素

【作 者】朱婷;章陸楊;郝亮;許志敏;劉燕珍;陳琳;丁國昌

【作者單位】福建農林大學 ,福建 福州 350000;福建農林大學 ,福建 福州 350000;福建農林大學 ,福建 福州 350000;福建農林大學 ,福建 福州 350000;福建農林大學 ,福建 福州 350000;福建農林大學 ,福建 福州 350000;福建農林大學 ,福建 福州

350000

【正文語種】中 文

【中圖分類】S668

觀賞草是一類株形優美、色彩豐富的草本植物，以禾本科(Poaceae)草為主，也包括部分莎草科(Cyperaceae)、燈芯草科(Juncaceae)、百合科(Liliaceae)以及鳶尾科(Iridaceae)等的植物[1]。觀賞草形態美麗、色彩豐富，以莖稈、葉叢、花序為主要觀賞部位[2]。其本性有堅韌樸實、姿態優雅飄逸等優點，是一種新型的園林植物，尤其適用于水資源短缺的干旱地區[3]。而彩葉觀賞草不僅具備了觀賞草的優良抗性及獨特的形態，并且在觀賞色彩上有了進一步的提升，尤其是深紅色、深紫色等深色葉，是最引人注目的色調之一，此類觀賞草能夠營造出令人難忘的效果[4]，因此，探討深紅、深紫等色調的觀賞草具有重要意義。

在現有的研究中，國外主要集中在觀賞草園林景觀應用[5]、生物學發育特征[6-7]、區域新種類開發應用[8]、抗蟲性等方面[9]。國內主要集中在野生觀賞草資源調查[10]、引種[11]，本地草種選育、抗逆性研究[12-13]、栽培技術研究[14]及觀賞價值[15]等方面的研究。而關于觀賞草葉色的研究鮮見報道。色調是顏色的主要特征之一，顏色作為感官品質的重要影響因子，對觀賞價值的影響較為明顯[16]。我國在彩葉植物的葉色研究中，研究對象多集中于喬木、灌木等非草本植物[17]。關于植物葉色的現有研究中，多數采用色素測定和感官鑒別等方法，對葉色量化進行初步探討[18-20]，而有關葉色變化的定量模型報道卻很少[16]。

由于觀賞草葉片狹長且株高不一，所以同一葉片不同部位及同株植物不同高度葉色也有差異，因此，本試驗以三種冬季呈現紫色或紅色的觀賞草為研究對象，運用Lab色彩模型對三種觀賞草的葉色特征、同一葉片不同部位及同株植物不同高度的葉片顏色進行定量描述，使結果能夠精確量化[17]，揭示這三種觀賞草的葉色特征，為色彩定量分析提供思路；同時，用葉綠素測定儀測出葉片相應位置的葉綠素含量，通過葉色參數與葉綠素指標的相關性分析，揭示彩葉觀賞草的葉色與葉綠素之間的關系，為彩葉觀賞草的景觀多樣化配置及品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗材料于冬季2018年1月17日，取自于福建農林大學創意花園的觀賞草園，分別為紫葉象草(Pennitum purpureum ‘Red’)、紫葉狼尾草(Pennitum

taceum ‘Rubrum’)和白茅(Imperata cylindrica)，植株成熟，均為自然生長狀態，定期除草，不施肥。每種觀賞草分別選取長勢一致且狀況良好的6株進行測試，共18株；每株均勻的從頂部至底部螺旋狀采集葉片4片，分別記為高度1、高度2、高度3和高度4，共72片。其中，自上而下分別采取三種觀賞草葉片的平均高度為：紫葉象草2.84 m，2.63 m，2.49 m，2.15 m，紫葉狼尾草0.63 m，0.58 m，0.49 m，0.39 m，白茅0.43 m，0.40 m，0.26 m，0.25 m。

1.2 測定方法

本試驗中葉綠素含量測定，采用北京金利達電子科技有限公司TYS-4N便攜式葉綠素測定儀測定。采摘后立刻放入保鮮袋，置于冰盒中帶回室內，4℃保存，4 h內完成葉綠素測定及拍攝。取點參照李力[21]的方法但略有改動，在葉片的基部、中部和尖部避開葉脈分別取2個點，重復3次，計算2個色點的平均值即為所測葉片不同部位的葉綠素含量，每個葉片共取6個點(取點示意如圖1)，計算6個點的平均值即為所測整個葉片的葉綠素含量。其中，測定葉綠素與測定葉色參數選取的點統一。

圖1 取點示意圖Fig.1 Diagram of taking points

葉色參數的測定參照丁廷發[18]和李欣[22]的方法但略有改動。拍攝時，將采摘的葉片平整放置于地面的白色背景紙中央(如圖2所示，由于葉片過長，為保證拍攝質量，將葉片分段)，兩邊各固定LED攝影燈一盞，色溫調至5 600 K，燈頭距葉片高度為0.81 m。用NikonD7200相機對葉片鮮樣進行拍照，設置為手動模式，調節參數為ISO640、快門1/50 s、光圈F8，鏡頭距高度葉片為1.14 m，完成拍攝。測定葉色參數時，運用Adobe PhotoshopCC2015，在拾色器中采用Lab顏色模式，實測三種彩葉觀賞草葉片的明度參數L，色相參數a，b的數值，重復3次。其中L值代表明亮度，L值越大，亮度越大，范圍從0(黑)～100(白)；a值代表紅/綠屬性的色相，a值越小，綠色越深，a值越大，紅色越深，范圍從-128(綠)～127(紅)；b值代表黃/藍屬性的色相，b值越小，藍色越深，b值越大，黃色越深，范圍從-128(藍)～127(黃)[23]。

1.3 統計分析方法

試驗數據利用WPS Office表格進行數據整理及繪圖，利用SPSS 22. 0軟件進行數據分析，其中運用One-Way ANOVA進行單因素方差分析，用LSD分析法進行多重比較，采用Bivariate Correlations進行相關性分析。

圖2 3種觀賞草實拍圖. A紫葉象草, B紫葉狼尾草, C白茅Fig.2 3 Kinds of

ornamental grass real shots.A Pennitum purpureum ‘Red’, B

Pennitum taceum ‘Rubrum’, C Imperata cylindrica

2 結果與分析

2.1 3種觀賞草不同品種的葉色差異

不同種觀賞草的葉色表現有所差異，每種草個體間的葉色變化穩定性也不同。圖3中，柱狀圖顏色由深到淺分別表示每種觀賞草選取的6株。圖3-A可得，白茅的L平均值為36.04，明顯大于紫葉象草和紫葉狼尾草。紫葉象草的葉片L平均值最低且變化幅度最大，最大差值達到12.08，紫葉狼尾草和白茅的L值變化幅度均較為平穩，差值分別為4.58和5.58。說明白茅的葉片顏色最亮，且個體間的差異較小。

由圖3-B可知，紫葉象草、紫葉狼尾草和白茅的平均a值分別為1.58，6.74和2.24。其中，紫葉狼尾草的a值平均水平高于紫葉象草和白茅，說明這三種觀賞草中，紫葉狼尾草的葉色最紅。在個體變化幅度中，6株白茅a值的變化幅度最大，達到10.92。紫葉象草變化幅度最為平穩，最大a值差異為5.41。說明紫葉象草個體間的紅色變化較白茅和紫葉狼尾草更平穩。

圖3-C表明，6株白茅的b平均值為29.44，明顯大于6株紫葉象草和紫葉狼尾草，紫葉象草紫與紫葉狼尾草的葉片平均b值相當。紫葉象草的葉片b變化幅度最大，6株中b差值達到14.00，白茅和紫葉狼尾草變化幅度均較為平穩。說明白茅的葉色較黃，紫葉象草個體間的黃色差異較大。

圖3 3種觀賞草不同單株的葉片色參數變化情況(A：L值；B：a值；C：b值)Fig.3 Changes of leaf color parameters of 3 ornamental grass with

different individual plants (A: L value; B: a value; C: b value)

2.2 3種觀賞草葉片不同部位的葉色參數分析

觀賞草的葉片較為特殊，呈狹長型，因此葉片基部、中部和尖部的顏色可能會存在一定差異，且不同品種的差異有大有小。由圖4-A可知，紫葉象草葉片的基部、中部和尖部之間的L值和b值無顯著差異；基部的a值與中部和尖部有顯著差異(P<0.05)。說明紫葉象草整個葉片的亮度和黃色變化不大，紅色變化有顯著差異(P<0.05)，其基部最紅，其次是葉片中部，葉片尖部最綠。

圖4-B顯示，紫葉狼尾草葉片三個部位的L值均存在顯著性差異(P<0.05)，其中尖部L值最大；基部與中部的a值無顯著差異且均與尖部a值差異顯著(P<0.05)；基部的b值最大且與尖部無顯著性差異，與中部有顯著性(P<0.05)。說明其葉片尖部亮度大且最紅。

圖4 3種觀賞草葉片不同位置的葉色參數(A：紫葉象草；B：紫葉狼尾草；C：白茅)Fig.4 Leaf color parameters of 3 ornamental grass at different

positions. (A: Pennitum purpureum ‘Red’; B: Pennitum taceum

‘Rubrum’; C: Imperata cylindrica)

白茅葉片基部的L值、a值和b值均與中部和尖部差異性顯著(P<0.05)，其中基部L值和b值高于中部和尖部，a值則相反(圖4-C)。說明白茅葉片的基部亮度高、最綠且最黃，尖部的葉色最紅。

2.3 不同高度葉片的葉色參數變化規律

同一株觀賞草不同高度的葉色表現有所差異。從表1可知，紫葉象草的葉片從上到下的L值沒有顯著差異；在高度1的葉片a值與其他三個高度有顯著差異(P<0.05)且頂端a值最大，與a值最小的高度4相比增加了6.52倍；高度4葉片b值與高度1片有顯著性差異(P<0.05)，且葉片位置越高處b值越小，最低處比最高處的b值增加了1.07倍。說明紫葉象草整株的明度差異不大，頂端新葉的葉色較紅，位置越低的葉片葉色越黃。

表1 三種觀賞草不同高度葉色參數的變化Table1 Changes of leaf color

parameters of three ornamental grass at different heights品種高度1

Height 1高度2 Height 2高度3 Height 3高度4 Height

4VarietiesLabLabLabLab紫葉象草Pennitum purpureum

‘Red’17.00±1.90a10.44±0.87a9.61±1.22b15.67±2.00a-1.83±0.80b16.17±2.36ab17.33±2.93a-1.67±1.70b17.17±2.68ab17.84±3.24a-1.89±1.17b19.94±3.70a紫葉狼尾草Pennitum taceum

‘Rubrum’17.17±1.43c9.96±1.14a8.11±1.28b19.78±0.73c5.56±1.27ab12.22±1.17b28.17±1.63b3.00±2.50b21.34±2.16a34.61±1.24a8.44±1.76a22.95±1.49a白茅Imperata cylindrica31.00±1.70bc-4.72±1.15b39.95±1.55a29.95±1.01c-2.06±1.72b28.67±1.48ab36.61±1.85b5.11±3.49a32.17±1.83a46.61±2.97a10.61±1.49a26.00±2.36b

注:同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

Note:Different lowerca letters in same row indicate significant difference

at the 0.05 level

紫葉狼尾草的葉片L值，從上到下四個高度中，高度1和2的葉片無顯著差異，但它們與高度3，4均有顯著性差異(P<0.05)，且越低處L值越大；最高和最低處葉片a值較大；高度1，2的葉片b值小于高度3，4，且有顯著差異(P<0.05)，最低處葉片是最高處葉片b值的2.83倍。說明紫葉狼尾草越高處的葉色亮度越低，在頂端和底部葉片較紅，葉片越低葉色越黃。

白茅葉片的L值在高度2，3，4處均有顯著差異(P<0.05)，從上至下L值增大；高度1，2的葉片a值與高度3，4處有顯著差異(P<0.05)，且位置越低處a值越大，最低處葉片比最高處葉片a值增加了2.23倍；b值變化規律不明顯。說明白茅越高處的葉色亮度越低，較低處的葉片較紅，整株黃色變化無明顯規律。

2.4 葉色參數與葉綠素的相關性分析

運用Adobe Photoshop CC2015中的Lab模型和葉綠素儀，測定不同品種觀賞草葉片的葉綠素含量與葉色參數L，a，b值。結果表明，3種觀賞草葉綠素含量與葉色參數間的相關性不盡相同。如表2所示，3種觀賞草的a值均與葉綠素含量呈負相關性，且相關系數均達到顯著或極顯著水平，葉綠素含量越高，葉色參數a值越小，即葉片越綠。3種觀賞草中僅紫葉象草的L值與葉綠素含量呈顯著負相關，表明葉綠素含量與L值無明顯相關性。3種觀賞草的b值與葉綠素含量間均無顯著相關性。這說明觀賞草葉綠素含量的多少決定著a值，是影響葉色參數的一大因素，且葉綠素含量越低，葉色越紅。

表2 三種觀賞草的葉色參數與葉綠素的相關性Table 2 Correlation between leaf

color parameters and chlorophyll in three ornamental grass草種 Species葉色參數 Leaf color parameter葉綠素含量 Chlorophyll紫葉象草Pennitum

purpureum ‘Red’L -0.869?a-0.892?b-0.519紫葉狼尾草Pennitum

taceum ‘Rubrum’L-0.050a-0.947??b0.167白茅Imperata cylindricaL-0.711a-0.876?b0.356

注:*表示在0.05水平下差異顯著，**表示在0.01水平下差異顯著

Note：*and ** indicate significant difference at the 0.05 and 0.01

level,respectively

3 討論與結論

該試驗利用Adobe Photoshop的Lab色彩模型，讀取葉片顏色三大要素：明度參數L，色相參數a，b，將葉片顏色數量化處理[24]，利用葉綠素儀測定葉綠素含量，相比用丙酮乙醇浸提等化學方法更為簡便，再利用Excel，SPSS軟件處理分析數據，從而使量化分析葉色與其他生理指標含量之間的關系成為可能[20]，使分析結果更為準確。

通過分析三種觀賞草的L，a，b值，發現每種觀賞草的葉色的變化特征各有不同，其中紫葉象草葉片較暗，且個體間的紅色變化較為平穩，黃色變化較明顯；紫葉狼尾草的葉色最紅，個體間的黃色變化較為平穩；白茅的葉色最亮且最黃，但個體間紅色變化不穩定。 觀賞草狹長的葉片不同部位間的葉色表現各異。紫葉象草葉片基部、中部、尖部三個部位的亮度和黃色差異不大，紅色有顯著差異，且基部最紅；紫葉狼尾草葉片三個部位的亮度有顯著差異，亮度由小到大的順序依次為：中部、基部、尖部，葉片尖部最紅，基部和尖部較黃；白茅基部亮度高、最綠且最黃，尖部葉色較紅。

三種觀賞草中，紫葉象草整株不同高度的葉色明度差異不大，頂端新葉的葉色較紅，位置越低的葉片越黃，這與田濤[16]等對海棠葉色的研究結果一致，海棠長枝頂梢到基部葉片的b值逐漸增大，即越黃；紫葉狼尾草整株中，越高處的葉色亮度越低，在頂端和底部葉片較紅，越低處葉色越黃；白茅整株中，越低處葉色亮度越高且葉片越紅，整株黃色變化無明顯規律。

葉綠素、類胡蘿卜素、花色素苷等色素均是植物的次生代謝物質，并且是使植物葉片具有一定色彩的重要生理因素[25]。本試驗通過分析葉色參數與葉綠素的相關性，發現三種草的a值均與葉綠素呈現負相關，且相關系數均達到顯著或極顯著水平，L值和b值均與葉綠素無顯著相關性。說明葉色越紅則葉綠素含量越低，葉綠素含量的多少是決定a值的一大因素。朱書香[26]等對4種李屬彩葉植物色素含量與葉色參數的相關性研究也發現，葉綠素含量的多少是決定a值大小的一個因素，與本試驗研究結果一致。

通過本研究，運用Lab色彩模型對觀賞草狹長的葉片及整株的葉片顏色進行定量描述，揭示了這三種觀賞草的葉色特征，為觀賞草色彩定量分析提供思路；通過葉色參數與葉綠素指標的相關性分析，揭示彩葉觀賞草的葉色與葉綠素之間的關系。為彩葉觀賞草在日后的植物造景中提供更廣闊的思路，也為品種選育提供一定參考。

參考文獻

【相關文獻】 [1] 武菊英. 觀賞草[M]. 北京:中國林業出版社,2007:1-5

[2] 宋希強,鐘云芳,張啟翔. 淺析觀賞草在園林中的運用[J]. 中國園林,2004:32-36

[3] 秦衍雷,武菊英,徐迎春,袁小環. 遮蔭對觀賞草麗色畫眉生長、光合以及生物量的影響[J]. 草地學報,2013,21(05):921-927

[4] [美]蘭茜J.奧德諾著,劉建秀譯. 觀賞草及其景觀配置[M]. 北京:中國林業出版社,2004:30-48

[5] Thetford M,Norcini J G,Ballard B,et al. Ornamental landscape performance of native

and nonnative grass under low-input conditions[J]. HortTechnology,2009,19(2):267-290

[6] Padhye S R,Groninger J K. Influence of benzyladenine,trinexapac-ethyl,or uniconazole

applications on height and tillering of six ornamental grass[J].

HortTechnology,2009,19(4):737-742

[7] Cole JT,Cole JC. Ornamental grass growth respon to three shade intensities[J].

Journal of Environmental Horticulture,2000,18(1):18-22

[8] Pudelska K. Evaluation of growing and flowering of five species of ornamental grass

in the region of Lublin[J]. Acta Agrobotanica,2008,61(1):173-178

[9] Derr J F. Tolerance of ornamental grass to preemergence herbicides[J]. Journal of

Environmental Horticulture,2002,20(3):161-165

[10] 蘇醒. 觀賞草資源、配植及其在園林中應用前景的調查研究-以華北、華東地區為例[D]. 北京:北京林業大學,2009:15-29

[11] 劉明東. 大慶地區野生觀賞草種質資源調查及引種[D]. 哈爾濱:東北林業大學,2007:35-40

[12] 劉宗華. 幾種(品種)狼尾草屬觀賞草的耐蔭性研究[D]. 泰安:山東農業大學,2009:31-71

[13] 李秀玲,劉開強,楊志民,等.干旱脅迫對4種觀賞草枯葉率及生理指標的影響[J]. 草地學報,2012,20(01):76-82

[14] 武菊英,滕文軍,王淑琴,等. 栽培措施對狼尾草生長發育的影響[J]. 林業科學研究,2007,20(1):116-118

[15] 李秀玲,劉君,宋海鵬,等. 13種觀賞草在南京地區夏秋兩季觀賞價值的灰色關聯分析[J]. 草業科學,2010,27(02):39-44

[16] 田濤,王曉葉,趙思思,等. 絢麗海棠實生后代葉色及花色變化研究[J]. 北方園藝,2017(14):69-73

[17] 尋路路,原雅玲,丁芳兵,等. 彩葉觀賞草的引種及評價[J]. 陜西農業科學,2017,63(01):68-74

[18] 丁廷發. 重慶市5種彩葉植物色素和色彩研究及應用[D]. 雅安:四川農業大學,2005:17-18

[19] 洪麗. 茶條槭幼樹葉色變化的生理特性研究[D]. 哈爾濱:東北林業大學,2008:30-51

[20] 黃可,王小德,柳翼飛. 楓春季葉色變化與色素含量的相關性[J]. 浙江農林大學學報,2012,29(5):734-738

[21] 李力,張盛楠,劉亞敏,等. 基于Lab模型的北美紅楓呈色生理因素探究[J]. 西北農林科技大學學報(自然科學版),2017,45(09):87-94

[22] 李欣,沈向,張鮮鮮,等. 觀賞海棠葉、果、花色彩的數字化描述[J]. 園藝學報,2010,37(11):1811-1817

[23] 張潔,王亮生,高錦明,等. 貼梗海棠花青苷組成及其與花色的關系[J]. 園藝學報,2011,38(03):527-534

[24] 龐秋穎. 哈爾濱槭樹屬植物秋季葉色變化的生理學研究[D]. 哈爾濱:東北林業大學,2007:17-19

[25] 趙昶靈,郭華春. 植物花色苷生物合成酶類的亞細胞組織研究進展[J]. 西北植物學報,2007(08):1695-1701

[26] 朱書香,楊建民,王中華,等. 4種李屬彩葉植物色素含量與葉色參數的關系[J]. 西北植物學報,2009,29(08):1663-1669