Leaf Area Index Estimation mit drei unterschiedlichen Methoden in reinen Laubständen

Der Blattflächenindex dient als Schnittstelle zwischen Blättern und der Atmosphäre, in der viele physiologische Prozesse, insbesondere die photosynthetische Aufnahme, umgesetzt werden. Die Hauptvorteile dieser Methode für die Blattflächenindexschätzung sind die einfache Anwendbarkeit, kurze Messzeitanforderungen und die Genauigkeit der erfassten Daten. Da diese Methoden bereits für ökophysiologische Studien an Kulturen, Grünland, Nadelbaum- und Laubholzbeständen verwendet wurden, sollten sie auf die meisten anderen Pflanzenökosysteme weit verbreitet sein.

Alle beschriebenen Methoden zur Schätzung des Blattflächenindex sind einfach und einfach zu verwenden. Forscher, die mit den Methoden neue, sollten keine Schwierigkeiten bei der Durchführung der Messungen haben. Die visuelle Demonstration dieser Methoden zur Indexschätzung des Blattbereichs ist für ihr Verständnis, ihren Entwurf und ihre Implementierung von entscheidender Bedeutung.

Das Verfahren wird von Pavel Haninec, einem Doktoranden der Abteilung für Waldbotanik, Dendrologie und Geobiokoenologie, demonstriert. Platzieren Sie bei der Blattflächenindexschätzung mit Wurffallen 15 bis 25 Fallen pro untersuchtem Stand mit einer Erfassungsfläche von 0,18 m2 bis zu 0,5 m2 oder mehr zu Beginn der Vegetationsperiode. Platzieren Sie die Fallen in regelmäßigen Abständen im untersuchten Stand innerhalb von ein oder zwei einander senkrechten Transekten oder einem regulären Gitter, mindestens 0,1 Meter über der Bodenoberfläche, damit Luft unter dem Sammelteil der Fallen wehen kann.

Fixieren Sie jede der Fallen über der Bodenoberfläche und unter dem Standdach fest, so dass sich im Erfassungsbereich nichts ändert. Legen Sie den gesammelten Abfall aus jeder der Fallen zu jedem Messzeitpunkt in entsprechend beschriftete Papiertüten für den Transport ins Labor. Zurück im Labor, trennen Sie das Assimilationsgerät von den anderen Wurfkomponenten.

Um eine bestimmte Blattflächenschätzung durchzuführen, mischen Sie die Probe aus jeder Falle gründlich, bevor Sie eine Unterprobe von mindestens 100 bis 200 Blättern von allen verwendeten Fallen trennen. Nachdem Sie alle getrockneten Blätter kurzzeitig in 60 bis 70 Grad Celsius Wasser eintränken, um die Blätter vor Falten oder Locken zu bewahren, legen Sie die Blätter aus der Unterprobe flach, gerade auf ein Scanbrett, ohne sich zu überlappen. Trocknen Sie die Unterprobe für 48 Stunden bei 80 oder 105 Grad Celsius, um ein konstantes Gewicht in einem belüfteten Ofen mit einem Thermostat zu erreichen, um die Innentemperatur zu homogenisieren und zu halten.

Am Ende der Trocknungszeit die Trockenmasse der Unterprobe auf einer Laborskala mit einem Mindestmaß an Genauigkeit von einem Gramm wiegen und die spezifische Blattfläche als die frische projizierte Blattfläche aus der für die spezifische Blattflächenschätzung bezeichneten Unterstichprobe dividiert durch das Trockenmassengewicht berechnen. Anschließend trocknen Sie den Rest der Probe aus jeder Falle für 48 Stunden bei der gleichen Temperatur, die für die spezifische Blattflächenschätzung verwendet wurde, und multiplizieren Sie das trockene Massengewicht der restlichen Probe für jede einzelne Wurffalle mit dem richtigen spezifischen Blattflächenwert, um den gesamten projizierten Blattflächenindex pro Falle zu erreichen. Um den Blattflächenindex mit hilfe der Nadeltechnik zu schätzen, verwenden Sie unmittelbar nach einem vollständigen Blattfall eine ausreichend lange, scharfe, metallische Nadel mit nicht mehr als einem Durchmesser von zwei Millimetern, um Blätter in einem mehr oder weniger ähnlichen Winkel durch die Schicht frisch herabfallter Blätter, die an jeder der mindestens 100 sonnkonierten Probenahmestellen auf der Bodenoberfläche liegen, in einem mehr oder weniger ähnlichen Winkel zu punktieren.

Stellen Sie sicher, dass nur frisch gefallene Blätter auf der Nadel vorhanden sind, und entfernen Sie bei Bedarf teilweise zersetzte Blätter aus dem Vorjahr. Zählen Sie dann die Anzahl der Blätter, die von der Nadel an jedem Stich an jedem Probenahmepunkt durchbohrt werden, bevor Sie die Blattsammlung der Nadeltechnik an den nachfolgenden Probenahmestellen wiederholen. Für die Blattflächenindexschätzung mit einem optischen Gerät des Pflanzendachanalysators, finden Sie eine geeignete offene Lichtung mit identischen Himmelsbedingungen wie über dem beobachteten Diagramm, eine maximale Entfernung von einem Kilometer.

Wenden Sie die gleiche Kappe und Ausrichtung für ober- und unter-Baldachin-Messungen an und bewegen Sie sich langsam mit dem Sensor unter dem Vordach im Transect, wobei sie die Variabilität der meisten oberen Ringwerte beobachten. Die Verwendung der gleichen Ansichtskappe für die Über- und Unterdachwerte ist für die korrekte Blattflächenindexschätzung mit einem Pflanzenkronenanalysator erforderlich. Die Anzahl und der Abstand der Transekte hängen von der jeweiligen Vordachstruktur des Ständers ab.

Führen Sie die oberklassigen Messwerte als erste Messung jedes Standtranssekts oder -gitters in einer ausreichenden offenen Fläche durch und führen Sie die Unterdachwerte in ein bis drei Transekts und zwischen fünf und 36 Probenahmestellen von 0,5 bis zwei Metern über dem Boden durch. Verwenden Sie die Begrenzungsansichtskappen, wenn der Sensor unter zwei Metern gehalten wird, um den Bediener aus dem Sichtfeld auszuschließen und einen Mindestabstand zwischen dem Sensor und dem nächstgelegenen Element der oberirdischen Teile der Anlage zu verwenden, der mindestens das Vierfache des Durchmessers oder der Breite des Bauteils beträgt. Schätzen Sie den Holzflächenindex während der Blattablaufzeit, sowohl vor dem Knospenbruch im frühjahr als auch nach dem vollständigen Blattfall im Spätherbst.

Um die Indexwerte des Woody-Bereichs aus den feldgemessenen Rohdaten zu berechnen, verwenden Sie die Leaf Area Index 2200 File Viewer Freeware, und schätzen Sie den Pflanzenflächenindex nach dem gleichen Verfahren wie für die Schätzung des Holzflächenindex. Berechnen Sie dann den tatsächlichen Blattflächenindexwert auf Standebene als Differenz zwischen dem index der mittleren Pflanzenfläche und den Indexwerten für den Holzflächenindex. In diesem repräsentativen Experiment auf den Plots B, C und D unterschätzte die Nadeltechnik den Blattflächenindex, der aus den Wurffallen gewonnen wurde, deutlich.

Umgekehrt überschätzte diese Technik in Plot A den Blattflächenindex, der mit den Wurffallen auf einem nicht signifikanten Niveau gemessen wurde. Darüber hinaus wurden in allen Fällen signifikante Unterschiede zwischen den vom Pflanzenkronenanalysator geschätzten Blattflächenindexwerten und der Nadeltechnik festgestellt. Der Holzflächenindex kann nach dem vollständigen Blattfall und vor dem Knospenbruch leicht mit einem Pflanzenkronenanalysator gemessen werden.

In diesem repräsentativen Experiment wurde die schnellste Entwicklung des Blattflächenindex während des Zeitraums von der Knospenpause im April bis Anfang Mai festgestellt. Von Mai bis Ende Juni wurde eine Fortsetzung der schnellen Blattflächenindexentwicklung der Blätter beobachtet, wenn auch mit einer geringeren Intensität im Vergleich zum vorangegangenen Zeitraum. Von der zweiten Junihälfte bis Ende Juli sank der Blattflächenindexwert in Plot B und die Stagnation des Blattflächenindex war in diesem Zeitraum auf Plot A.In allen untersuchten Waldbeständen deutlicher zu erkennen, die Blätter begannen Ende September zu fallen, wie der Rückgang der Blattflächenindexkurve zeigt.

Der kritischste Teil der Wurffalle-Methode ist die genaue Abschätzung der spezifischen Blattfläche aus einer ausreichend großen Unterstichprobe von Blättern. Für den Pflanzenkronenanalysator ist es wichtig, die Messungen unter Standard-Wolken- und Windschutzbedingungen durchzuführen. Digitale halbkugelförmige Fotografien und Laserscanning-Technologie können auch verwendet werden, um den Blattflächenindex und die räumliche Verteilung der Blätter innerhalb des Vordachs zu bestimmen.

Derzeit besteht die größte Herausforderung bei der Schätzung des Blattflächenindex darin, die Laubqualität mit Fernerkundung zu bestimmen.