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本研究应用分形几何理论对北京地区东灵山、百花山、雾灵山等桦木属5种植物的叶片分形特征进行研究,通过测算叶片分形维数分析叶形复杂性,讨论了叶片分形维数的分类学意义。并对桦木属5种植物的叶片分形特征与环境因子的关系进行了典范对应分析,探讨叶形特征及不同物种分布与环境的关系。
为了描述叶片形状,本研究计算了以下指标:P/L,叶周长/叶长的比;P/A,叶周长/叶面积的比;p/A0.5,叶周长/叶面积开方的比;L/W,叶长/叶宽的比。单因素方差结果表明桦木属植物叶片分形维数(FDb)与p/A0.5、L/W均为显著正相关,说明分形维数能够客观地反映植物叶片形状的复杂性,可以作为定量描述植物叶片形态的指标。
对白桦叶片分形维数进行方差分析,结果表明在不同环境条件下不同植株的白桦叶片分形维数差异不显著。棘皮桦、硕桦、红桦和糙皮桦得到同样的结果。由此得出结论,同一种植物的成熟叶片在统计意义上具有相同的分形维数。并推测,在相同的生长时期,同一种植物的其它构件(如树冠、根系等)也具有相同的分形维数。
红桦和糙皮桦由于在叶片形状、树皮颜色或叶脉对数上都很相近,所以在野外识别中不易区分。但对5种桦木属植物的叶片分形维数进行t检验的结果表明红桦和糙皮桦的叶片分形维数存在显著差异,说明两者的叶形复杂性存在显著差异,由此可能为红桦与糙皮桦的鉴别提供一个新的依据。
对桦木属5种植物的叶片分形特征与环境因子进行典范对应分析的结果表明,叶片分形维数与植物的树高、胸径和郁闭度关系比较密切,由此猜测叶片分形维数可以在一定程度上表征植物的生长状况。
最后对植物叶片分形研究的前景作了展望。