Method Article

純粋な落葉スタンドにおける3つの異なる方法を用いてリーフエリア指数推定

DOI:

10.3791/59757

⸱

August 29th, 2019

 ,  ,  , 
1Forestry and Game Management Research Institute, Research Station at Opočno, 2Department of Silviculture, Mendel University in Brno, 3Department of Forest Botany, Dendrology and Geobiocenology, Mendel University in Brno

In This Article

Summary

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葉面積指数(LAI)の正確な推定は、植物生態系内および生態系と大気境界層の間の物質的およびエネルギーフラックスの多くのモデルにとって重要です。したがって、正確なLAI測定を行うための3つの方法(ゴミトラップ、針技術、およびPCA)が提示されたプロトコルであった。

Abstract

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葉面積指数(LAI)の正確な推定は、水平面積分の単位当たりの葉面面積の半分として定義され、生態、林業、農業の分野における植生構造を記述するために重要です。そこで、LAI推定を行うための3つの市販方法(ごみトラップ、針技術、植物キャノピーアナライザ)の手順を段階的に提示した。具体的な方法論的アプローチを比較し、現在の利点、論争、課題、および将来の展望について、このプロトコルで議論した。ゴミトラップは通常、参照レベルとみなされます。針技術と植物キャノピーアナライザ(例えば、LAI-2000)の両方が、参照と比較してLAI値を過小評価する場合が多い。針の技術は、ゴミが毎年完全に分解する落葉スタンド(例えば、オークとブナスタンド)で使用しやすいです。ただし、ゴミトラップや直接破壊方法に基づくキャリブレーションが必要です。植物の天蓋分析装置は、生態学、林業、農業におけるLAI推定を行うために一般的に使用される装置であるが、葉の塊およびセンサーの視野(FOV)の木質要素の寄与による潜在的な誤差の対象となる。これらの潜在的なエラー ソースの排除について説明しました。植物の天蓋の検光装置は高い空間レベルでLAIの推定を行い、季節的なLAIの動的を観察し、そしてLAIの長期監視のために非常に適した装置である。

Introduction

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LAIは、水平地表面積1の単位当たりの総葉面面積の半分として定義され、炭素および水流束2、3に焦点を当てた多くの生物地球物理学および化学的交流モデルで使用される重要な変数である。4.LAIは、一次生産(光合成)、蒸散、エネルギー交換、および植物の生態系プロセスの範囲に関連するその他の生理学的属性を駆動する葉の活性表面に直接比例しています。コミュニティ5.

LAI推定を行うための多数のアプローチと機器が開発され、現在市場で6、7、8、9で利用可能です。LAI 推定を実行するための地上ベースの方法は、(i) 直接、および (ii) 間接メソッド10、11、12の ....

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Protocol

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1. ごみトラップを用いて推定されたLAI

  1. まず、フィールド調査を行い、調査されたスタンドのサイト条件と構造を調査する(すなわち、斜面の傾斜と博覧会、森林または植生の種類、森林または植生密度、天蓋閉鎖の均質性、王冠)サイズ、およびクラウンベースの高さ)。
  2. 研究対象のスタンドの同化装置のサイズに基づいてネットのメッシュサイズを選択することにより、キャノピーの下に位置する適切なゴミトラップタイプを選択します(すなわち、メッシュサイズは、キャプチャされた同化のサイズよりも小さくする必要があります))、その後、研究されたスタンド内のトラップに番号を付けて配布し、その後ラベルを付けます。
    1. 通常、調査されたスタンド25、48につき15から25までのトラップの数を使用し、特にポプラ10のような大きな葉を持つ樹種の場合は、0.18 m2から0.5m2以上の範囲のキャプチャエリアを持つ。 、17、48。
    2. 1 つまたは 2 つの相互に垂直なトランセクトまたは通常のグリッド内の、調査対象のスタンド....

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Results

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2013年の成長期における全ての研究対象スタンドのスタンドレベルでの平均LAI値を図8に示します。A を除くすべてのプロットで、最も高い値は、参照レベルとして機能するゴミトラップによって測定されました。逆に、最も高い平均LAI値は、プロットAの針技術を通じて推定された。ごみトラップと植物天蓋分析装置を用いて推定されたLAI値の差は全て有意ではなかった(p > 0.05;図8(左)。プロットB、C、およびDでは、針の技術は、ゴミトラップから得られたLAIを有意に過小評価した。逆に、プロット A では、この手法は、ゴミトラップを使用して測定された LAI を過大評価しましたが、有意なレベルではありません (p = 0.01;図8,中央)。植物天蓋分析装置と針技術によって推定されたLAI値の有意な差は、すべてのケースで見出された(図8、右)。

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Discussion

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リッタートラップは、LAI推定8を実行するための最も正確な方法の一つとみなされますが、このプロトコルに組み込まれた間接方法35、64よりも労働集約的で時間がかかります。ごみトラップを使用したLAI推定手順全体では、SLAは植物種65、日付と年、トラップの時間の長さ、天候66、およびサイトによって異なる可能性があるため、SLAの正確な推定は最も重要なポイント10です。不妊67 .ゴミトラップは通常基準レベルと見なされ、間接方法38、49のキャリブレーションツールと見なされますが、風の流れ、数、および間接トラップを使用したLAI推定の可能性のある不一致が発生する可能性があり.......

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Disclosures

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著者は何も開示していない。代表的な結果は、ヨーロッパのブナとシカモアメープルスタンドの直接、準直接、間接法によって推定された記事チェルニーJ、ハニネックP、ポコルニーR(2018)リーフエリア指数から使用されました。森林研究のジャーナル.doi: 10.1007/s11676-018-0809-0 (オンライン版) 林業研究ジャーナル編集委員会の親切な許可に基づいて.

Acknowledgements

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私たちは、林業研究ジャーナルの編集委員会に対し、このプロトコルの代表的な結果を使用することを奨励し、承認し、そこに掲載された記事からお世話になりました。また、2人の匿名のレビュアーの貴重なコメントに感謝します。研究は、チェコ共和国の農業省、機関支援MZE-RO0118と農業研究の国家機関(プロジェクトNo.QK1810126)。

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Area MeterLI-COR Biosciences Inc., NE, USALI-3100Chttps://www.licor.com/env/products/leaf_area/LI-3100C/
Computer Image Analysis SystemRegent Instruments Inc., CAWinFOLIA
http://www.regentinstruments.com/assets/images_winfolia2/WinFOLIA2018-s.pdf File ViewerLI-COR Biosciences Inc., NE, USAFV2200C ソフトウェアhttps://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html
実験用オーブンAmerex Instruments Inc., CA, USACV150https://www.labcompare.com/4-Drying-Ovens/2887-IncuMax-Convection-Oven-250L/?pda=4|2887_2_0|||
葉画像解析システムDelta-Tデバイス、英国WD3 WinDIAS https://www.delta-t.co.uk/product/wd3/
リッタートラップ任意のNA図2参照
針任意のNA最大直径2 mm
植物キャノピーアナライザーLI-COR Biosciences Inc., NE, USALAI-2000 PCALAI-2000 PCAの改良版としてLAI-2200 PCAまたはLAI-2200Cは、以下を参照することができます:https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/
Portable Laser Leaf Area MeterCID Bio-Science、WA、USACI-202https://cid-inc.com/plant-science-tools/leaf-area-measurement/ci-202-portable-laser-leaf-area-meter/
Portable Leaf Area MeterADC、BioScientic Ltd.、UKAM350https://www.adc.co.uk/products/am350-portable-leaf-area-meter/
ポータブルリーフエリアメーターBionics Scientific Technogies (P. Ltd., IndiaBSLM101 http://www.bionicsscientific.com/measuring-meters/leaf-area-index-meter.html
ポータブルリーフエリアメーターLi-COR Biosciences Inc., NE, USALI-3000Chttps://www.licor.com/env/products/leaf_area/LI-3000C/
)

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chen, J. M., Black, T. A. Defining leaf area index for non-flat leaves. Plant, Cell and Environment. 15 (4), 421-429 (1992).
  2. Sellers, J. P., et al. Modelling the exchanges of energy, water, and carbon between continents and the atmosphere. Science

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