Original article

A simple and non-destructive model for individual leaf area estimation in citrus

Un modèle simple et non destructif pour estimer la surface individuelle des feuilles d’agrumes

Un modelo simple y no destructivo para estimar la superficie individual de las hojas de cítricos

¹  Univ. Estadual Paulista ‘Júlio de Mesquita Filho’, Departamento de Produção Vegetal, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane s/n, 14884-900 Jaboticabal/SP, Brazil
remazzini@yahoo.com.br
²  Inst. Agron., Av. Barão de Itapura 1481, CP 28 13012-970 Campinas/SP, Brazil
rafael@iac.sp.gov.br, rose@iac.sp.gov.br.

^* Correspondence and reprints

Received: 4 March 2010
Accepted: 23 April 2010

Abstract

Introduction. Leaf area is often related to plant growth, development, physiology and yield. Many non-destructive models have been proposed for leaf area estimation of several plant genotypes, demonstrating that leaf length, leaf width and leaf area are closely correlated. Thus, the objective of our study was to develop a reliable model for leaf area estimation from linear measurements of leaf dimensions for citrus genotypes. Materials and methods. Leaves of citrus genotypes were harvested, and their dimensions (length, width and area) were measured. Values of leaf area were regressed against length, width, the square of length, the square of width and the product (length × width). The most accurate equations, either linear or second-order polynomial, were regressed again with a new data set; then the most reliable equation was defined. Results and discussion. The first analysis showed that the variables length, width and the square of length gave better results in second-order polynomial equations, while the linear equations were more suitable and accurate when the width and the product (length × width) were used. When these equations were regressed with the new data set, the coefficient of determination (R²) and the agreement index ‘d’ were higher for the one that used the variable product (length × width), while the Mean Absolute Percentage Error was lower. Conclusion. The product of the simple leaf dimensions (length × width) can provide a reliable and simple non-destructive model for leaf area estimation across citrus genotypes.

Résumé

Introduction. La surface foliaire est souvent liée à la croissance, le développement, la physiologie et le rendement des plantes. Beaucoup de modèles non destructifs ont été proposés pour estimer la surface foliaire de plusieurs génotypes végétaux ; ils ont montré que la longueur et la largeur des feuilles, de même que la surface foliaire, étaient étroitement corrélées. L'objectif de notre étude a donc été de développer un modèle fiable pour estimer la surface foliaire à partir de mesures linéaires des dimensions de feuilles pour les génotypes d'agrumes. Matériel et méthodes. Les feuilles de certains génotypes d'agrumes ont été récoltées et leurs dimensions (longueur, largeur et surface) ont été mesurées. La surface foliaire a été corrélée à la longueur, la largeur, le carré de la longueur, le carré de la largeur et le produit (longueur × largeur). Les équations les plus précises, qu’elles soient linéaires ou polynomiales de second ordre, ont été testées à nouveau avec un nouvel ensemble de données, puis l'équation la plus fiable a été définie. Résultats et discussion. La première analyse a montré que les variables longueur, largeur et carré de la longueur donnaient de meilleurs résultats dans les équations polynomiales de second ordre, tandis que les équations linéaires étaient plus appropriées et précises lorsque la largeur et le produit (longueur × largeur) étaient utilisés. Lorsque ces équations ont été utilisées avec le nouvel ensemble de données, le coefficient de détermination (R²) et l'indice « d » ont été les plus élevés dans le cas de l’équation utilisant le produit (longueur × largeur) comme variable, tandis que le pourcentage moyen d'erreur absolue était alors le plus faible. Conclusion. Le produit (longueur × largeur) des simples dimensions de la feuille peut fournir un modèle non-destructif fiable et facile pour estimer la surface foliaire des génotypes d'agrumes.

Resumen

Introducción. La superficie foliar a menudo está ligada al crecimiento, al desarrollo, a la fisiología, así como al rendimiento de las plantas. Ya se propusieron sendos modelos no destructivos para estimar la superficie foliar de varios genotipos vegetales. Éstos mostraron que la longitud y la anchura de las hojas, así como la superficie foliar, estaban estrechamente relacionadas. Por ello, el objetivo de nuestro estudio fue el desarrollo de un modelo fiable para estimar la superficie foliar a partir de medidas lineares de las dimensiones de las hojas para los genotipos de cítricos. Material y métodos. Se cosecharon las hojas de ciertos genotipos de cítricos, y se midieron sus dimensiones (longitud, anchura y superficie). La superficie foliar se relacionó en cuanto a la longitud, a la anchura, al cuadrado de la longitud, el cuadrado de la anchura, y al producto (longitud por anchura). Las ecuaciones más precisas, que fueran lineares o polinómicas de segundo orden, se sometieron nuevamente a prueba con un nuevo conjunto de datos. Por último, se definió la ecuación más fiable. Resultados y discusión. El primer análisis mostró que las variables de longitud, anchura y cuadrado de la longitud ofrecían mejores resultados en las ecuaciones polinómicas de segundo orden. Sin embargo las ecuaciones lineares eran más apropiadas y precisas cuando se empleaba la anchura y el producto (longitud por anchura). Cuando dichas ecuaciones se emplearon con el nuevo conjunto de datos, tanto el coeficiente de determinación (R²) como el índice «d» fueron más elevados, en el caso de la ecuación que empleaba el producto (longitud por anchura) como variable. Sin embargo entonces el porcentaje medio de error absoluto era el más débil. Conclusión. El producto (longitud por anchura) de las simples dimensiones de la hoja puede proporcionar un modelo no destructivo, fiable y fácil para la estimación de la superficie foliar de los genotipos de cítricos.