Name: 植生キャノピーにおける光デバイスを用いた有効リーフ面積指数のフィールド測定 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-07-29T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 28 s
Description: 学ぶLaiPen LP 110を用いた植生キャノピーの有効リーフ面積指数測定法。LAI-2200と比較し、感度と自動記録機能で生態学研究の精度向上に貢献する新しい光学的手法を解説します。

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著者は、森林科学編集委員会のジャーナルに、そこに掲載された記事から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、承認したお世話になっています。
研究は、チェコ共和国の農業省、機関支援MZE-RO0118、農業研究の国家機関(プロジェクトNo.QK21020307)、および欧州連合(EU)のHorizon 2020研究・イノベーションプログラム(952314協定第1 952314)。
著者らはまた、原稿を改善した建設的な批判のために3人の匿名のレビュアーに親切に感謝します。さらに、デュサン・バルトス、アレナ・フベスドワ、トマス・ペトルに感謝し、現場測定とPhoton Systems Instruments Ltd.のコラボレーションとデバイス写真の提供を支援しました。

<ol><li>Muiruri, E. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forest+diversity+effects+on+insect+herbivores%3A+Do+leaf+traits+matter%5BTitle%5D)+AND+%22New+Phytologist%22%5BJournal%5D)">Forest diversity effects on insect herbivores: Do leaf traits matter.</a> New Phytologist. 221 (4), 2250-2260 (2018).</li>
<li>Macfarlane, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+leaf+area+index+in+eucalypt+forest+using+digital+photography%5BTitle%5D)+AND+%22Agricultural+and+Forest+Meteorology%22%5BJournal%5D)">Estimation of leaf area index in eucalypt forest using digital photography.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 143 (3-4), 176-188 (2007).</li>
<li>Easlon, H. M., Bloom, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Easy+leaf+area%3A+Automated+digital+image+analysis+for+rapid+and+accurate+measurements+of+leaf+area%5BTitle%5D)+AND+%22Applications+in+Plant+Sciences%22%5BJournal%5D)">Easy leaf area: Automated digital image analysis for rapid and accurate measurements of leaf area.</a> Applications in Plant Sciences. 2 (7), 1400033(2014).</li>
<li>Asner, G. P., Scurlock, J. M. O., Hicke, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+synthesis+of+leaf+area+index+observations%3A+implications+for+ecological+and+remote+sensing+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Global+Ecology+and+Biogeography%22%5BJournal%5D)">Global synthesis of leaf area index observations: implications for ecological and remote sensing studies.</a> Global Ecology and Biogeography. 12, 191-205 (2003).</li>
<li>Vicari, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaf+and+wood+classification+framework+for+terrestrial+LiDAR+point+clouds%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Ecology+and+Evolution%22%5BJournal%5D)">Leaf and wood classification framework for terrestrial LiDAR point clouds.</a> Methods in Ecology and Evolution. 10 (5), 680-694 (2019).</li>
<li>Watson, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+physiological+studies+in+the+growth+of+field+crops.+I.+Variation+in+net+assimilation+rate+and+leaf+area+between+species%2C+varieties%2C+and+within+and+between+years%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Botany%22%5BJournal%5D)">Comparative physiological studies in the growth of field crops. I. Variation in net assimilation rate and leaf area between species, varieties, and within and between years.</a> Annals of Botany. 11, 41-76 (1947).</li>
<li>Chen, J. M., Black, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defining+leaf-area+index+for+non-flat+leaves%5BTitle%5D)+AND+%22Plant%2C+Cell+and+Environment%22%5BJournal%5D)">Defining leaf-area index for non-flat leaves.</a> Plant, Cell and Environment. 15 (4), 421-429 (1992).</li>
<li>Welles, J. M., Cohen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Canopy+structure+measurement+by+gap+fraction+analysis+using+commercial+instrumentation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Botany%22%5BJournal%5D)">Canopy structure measurement by gap fraction analysis using commercial instrumentation.</a> Journal of Experimental Botany. 47 (9), 1335-1342 (1996).</li>
<li>Bréda, N. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ground-based+measurements+of+leaf+area+index%3A+a+review+of+methods%2C+instruments%2C+and+current+controversies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Botany%22%5BJournal%5D)">Ground-based measurements of leaf area index: a review of methods, instruments, and current controversies.</a> Journal of Experimental Botany. 54 (392), 2403-2417 (2003).</li>
<li>Jonckheere, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+methods+for+in+situ+leaf+area+index+determination.+Part+I%3A+Theories%2C+sensors+and+hemispherical+photography%5BTitle%5D)+AND+%22Agricultural+and+Forest+Meteorology%22%5BJournal%5D)">Review of methods for in situ leaf area index determination. Part I: Theories, sensors and hemispherical photography.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 121 (1-2), 19-35 (2004).</li>
<li>Weiss, M., Baret, F., Smith, G. J., Jonckheere, I., Coppin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+methods+for+in+situ+leaf+area+index+%28LAI%29+determination.+Part+II.+Estimation+of+LAI%2C+errors+and+sampling%5BTitle%5D)+AND+%22Agricultural+and+Forest+Meteorology%22%5BJournal%5D)">Review of methods for in situ leaf area index (LAI) determination. Part II. Estimation of LAI, errors and sampling.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 121 (1-2), 37-53 (2004).</li>
<li>Fang, H., Baret, F., Plummer, S., Schaepman-Strub, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+overview+of+global+leaf+area+index+%28LAI%29%3A+Methods%2C+products%2C+validation%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Geophysics%22%5BJournal%5D)">An overview of global leaf area index (LAI): Methods, products, validation, and applications.</a> Reviews of Geophysics. 57 (3), 739-799 (2019).</li>
<li>Yan, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+indirect+optical+measurements+of+leaf+area+index%3A+Recent+advances%2C+challenges%2C+and+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Agricultural+and+Forest+Meteorology%22%5BJournal%5D)">Review of indirect optical measurements of leaf area index: Recent advances, challenges, and perspectives.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 265, 390-411 (2019).</li>
<li>Parker, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tamm+review%3A+Leaf+Area+Index+%28LAI%29+is+both+a+determinant+and+a+consequence+of+important+processes+in+vegetation+canopies%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Ecology+and+Management%22%5BJournal%5D)">Tamm review: Leaf Area Index (LAI) is both a determinant and a consequence of important processes in vegetation canopies.</a> Forest Ecology and Management. 477, 118496(2020).</li>
<li>Jiapaer, G., Yi, Q., Yao, F., Zhang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+non-destructive+LAI+determination+methods+and+optimization+of+sampling+schemes+in+an+open+Populus+euphratica+ecosystem%5BTitle%5D)+AND+%22Urban+Forestry+and+Urban+Greening%22%5BJournal%5D)">Comparison of non-destructive LAI determination methods and optimization of sampling schemes in an open Populus euphratica ecosystem.</a> Urban Forestry and Urban Greening. 26, 114-123 (2017).</li>
<li>Grotti, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+intensity%2C+image-based+method+to+estimate+gap+fraction%2C+canopy+openness+and+effective+leaf+area+index+from+phase-shift+terrestrial+laser+scanning%5BTitle%5D)+AND+%22Agricultural+and+Forest+Meteorology%22%5BJournal%5D)">An intensity, image-based method to estimate gap fraction, canopy openness and effective leaf area index from phase-shift terrestrial laser scanning.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 280, 107766(2020).</li>
<li>Gower, S. T., Kucharik, C. J., Norman, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+and+indirect+estimation+of+leaf+area+index%2C+fAPAR%2C+and+net+primary+production+of+terrestrial+ecosystems%5BTitle%5D)+AND+%22Remote+Sensing+of+Environment%22%5BJournal%5D)">Direct and indirect estimation of leaf area index, fAPAR, and net primary production of terrestrial ecosystems.</a> Remote Sensing of Environment. 70 (1), 29-51 (1999).</li>
<li>Morisette, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+global+moderate-resolution+LAI+products%3A+a+framework+proposed+within+the+CEOS+land+product+validation+subgroup%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Geoscience+and+Remote+Sensing%22%5BJournal%5D)">Validation of global moderate-resolution LAI products: a framework proposed within the CEOS land product validation subgroup.</a> IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 44 (7), 1804-1817 (2006).</li>
<li>Pokorný, R., Šalanská, P., Janouš, D., Pavelka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ALAI-02D+-+a+new+instrument+in+forest+practice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Forest+Science%22%5BJournal%5D)">ALAI-02D - a new instrument in forest practice.</a> Journal of Forest Science. 47, 164-169 (2001).</li>
<li>Černý, J., Krejza, J., Pokorný, R., Bednář, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((LaiPen+LP+100+-+a+new+device+for+estimating+forest+ecosystem+leaf+area+index+compared+to+the+etalon%3A+A+methodologic+case+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Forest+Science%22%5BJournal%5D)">LaiPen LP 100 - a new device for estimating forest ecosystem leaf area index compared to the etalon: A methodologic case study.</a> Journal of Forest Science. 64 (11), 455-468 (2018).</li>
<li>Larcher, W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLarcher%2C+W+%22Physiological+plant+ecology.+Ecophysiology+and+Stress+Physiology+of+Functional+Groups%22">Physiological plant ecology. Ecophysiology and Stress Physiology of Functional Groups</a>. , Springer-Verlag. Berlin Heidelberg. (2003).</li>
<li>Taiz, L., Zeiger, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTaiz%2C+L+%22Plant+Physiology.+5th+edition%22">Plant Physiology. 5th edition</a>. , Sinauer Associates. Sunderland, Mass. 623(2010).</li>
<li>Pokorný, R., Tomášková, I., Havránková, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+variation+and+efficiency+of+leaf+area+index+in+young+mountain+Norway+spruce+stand%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Forest+Research%22%5BJournal%5D)">Temporal variation and efficiency of leaf area index in young mountain Norway spruce stand.</a> European Journal of Forest Research. 127, 359-367 (2008).</li>
<li>Chen, J. M., Black, T. A., Adams, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+hemispherical+photography+for+determining+plant+area+index+and+geometry+of+a+forest+stand%5BTitle%5D)+AND+%22Agricultural+and+Forest+Meteorology%22%5BJournal%5D)">Evaluation of hemispherical photography for determining plant area index and geometry of a forest stand.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 56, 129-143 (1991).</li>
<li>Black, T. A., Chen, J. M., Lee, X. H., Sagar, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+shortwave+and+longwave+irradiances+under+a+Douglas-fir+forest+stand%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Forest+Research%22%5BJournal%5D)">Characteristics of shortwave and longwave irradiances under a Douglas-fir forest stand.</a> Canadian Journal of Forest Research. 21 (7), 1020-1028 (1991).</li>
<li>Hirose, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+the+Monsi-Saeki+theory+on+canopy+structure+and+function%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Botany%22%5BJournal%5D)">Development of the Monsi-Saeki theory on canopy structure and function.</a> Annals of Botany. 95 (3), 483-494 (2005).</li>
<li>Pierce, L., Running, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((rapid+estimation+of+coniferous+forest+leaf+area+index+using+a+portable+integrating+radiometer%5BTitle%5D)+AND+%22Ecology%22%5BJournal%5D)">rapid estimation of coniferous forest leaf area index using a portable integrating radiometer.</a> Ecology. 69 (6), 1762-1767 (1988).</li>
<li>Lang, A. R. G., McMurtrie, R. E., Benson, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validity+of+surface-area+indexes+of+Pinus+radiata+estimated+from+transmittance+of+sun%27s+beam%5BTitle%5D)+AND+%22Agricultural+and+Forest+Meteorology%22%5BJournal%5D)">Validity of surface-area indexes of Pinus radiata estimated from transmittance of sun's beam.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 57 (1-3), 157-170 (1991).</li>
<li>Zou, J., Yan, G., Zhu, L., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Woody-to-total+area+ratio+determination+with+a+multispectral+canopy+imager%5BTitle%5D)+AND+%22Tree+Physiology%22%5BJournal%5D)">Woody-to-total area ratio determination with a multispectral canopy imager.</a> Tree Physiology. 29 (8), 1069-1080 (2009).</li>
<li>Stenberg, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correcting+LAI-2000+estimates+for+the+clumping+of+needles+in+shoots+of+conifer%5BTitle%5D)+AND+%22Agricultural+and+Forest+Meteorology%22%5BJournal%5D)">Correcting LAI-2000 estimates for the clumping of needles in shoots of conifer.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 79 (1-2), 1-8 (1996).</li>
<li>Chianucci, F., MacFarlane, C., Pisek, J., Cutini, A., Casa, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+foliage+clumping+from+the+LAI-2000+Plant+Canopy+Analyser%3A+effect+of+view+caps%5BTitle%5D)+AND+%22Trees-Structure+and+Function%22%5BJournal%5D)">Estimation of foliage clumping from the LAI-2000 Plant Canopy Analyser: effect of view caps.</a> Trees-Structure and Function. 29, 355-366 (2015).</li>
<li>Zou, J., Yan, G., Chen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+canopy+and+woody+components+clumping+indices+at+three+mature+Picea+crassifolia+forest+stands%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Journal+of+Selected+Topics+in+Applied+Earth+Observations+and+Remote+Sensing%22%5BJournal%5D)">Estimation of canopy and woody components clumping indices at three mature Picea crassifolia forest stands.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 8 (4), 1413-1422 (2015).</li>
<li>Bao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+tree+trunks+on+estimation+of+clumping+index+and+LAI+from+HemiView+and+Terrestrial+LiDAR%5BTitle%5D)+AND+%22Forests%22%5BJournal%5D)">Effects of tree trunks on estimation of clumping index and LAI from HemiView and Terrestrial LiDAR.</a> Forests. 9 (3), 144(2018).</li>
<li>Zhu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+leaf+area+index+%28LAI%29+estimation+by+correcting+for+clumping+and+woody+effects+using+terrestrial+laser+scanning%5BTitle%5D)+AND+%22Agricultural+and+Forest+Meteorology%22%5BJournal%5D)">Improving leaf area index (LAI) estimation by correcting for clumping and woody effects using terrestrial laser scanning.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 263, 276-286 (2018).</li>
<li>Photon Systems Instruments Ltd. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22PSI+LaiPen+LP+110+Manual+and+User+Guide%22">PSI LaiPen LP 110 Manual and User Guide</a>. , 45(2016).</li>
<li>Černý, J., Pokorný, R., Haninec, P., Bednář, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaf+area+index+estimation+using+three+distinct+methods+in+pure+deciduous+stands%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Leaf area index estimation using three distinct methods in pure deciduous stands.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (150), e59757(2019).</li>
<li>Fleck, S., et al. Leaf area measurements. Manual Part XVII. In: UNECE ICP Forests Programme Co-ordinating Centre (Ed.) Manual of methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFleck%2C+S+%22Th%C3%BCnen+Institute+of+Forest+Ecosystems%22">Thünen Institute of Forest Ecosystems</a>. , Eberswalde, Germany. (2016).</li>
<li>Černý, J., Pokorný, R., Haninec, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaf+area+index+estimated+by+direct%2C+semi-direct%2C+and+indirect+methods+in+European+beech+and+sycamore+maple+stands%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Forestry+Research%22%5BJournal%5D)">Leaf area index estimated by direct, semi-direct, and indirect methods in European beech and sycamore maple stands.</a> Journal of Forestry Research. 31, 827-836 (2020).</li>
<li>Leblanc, S. G., Chen, J. M., Kwong, M. Tracing radiation and architecture of canopies. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLeblanc%2C+SG+%22TRAC+MANUAL+Version+2.1.3%22">TRAC MANUAL Version 2.1.3</a>. , Ottawa, Centre for Remote Sensing Ottawa. Ottawa. 25(2002).</li>
<li>Sommer, K. J., Lang, A. R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+analysis+of+two+indirect+methods+of+measuring+leaf+area+index+as+applied+to+minimal+and+spur+pruned+grape+vines%5BTitle%5D)+AND+%22Australian+Journal+of+Plant+Physiology%22%5BJournal%5D)">Comparative analysis of two indirect methods of measuring leaf area index as applied to minimal and spur pruned grape vines.</a> Australian Journal of Plant Physiology. 21 (2), 197-206 (1994).</li>
<li>Leblanc, S. G., Chen, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+practical+scheme+for+correcting+multiple+scattering+effects+on+optical+LAI+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Agricultural+and+Forest+Meteorology%22%5BJournal%5D)">A practical scheme for correcting multiple scattering effects on optical LAI measurements.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 110 (2), 125-139 (2001).</li>
</ol>

著者らは開示するものは何もない。代表的な結果は、記事チェルニー、J.、クレイザ、J.、ポコルニー、R.、ベドナージーズ、P.ライペンLP 100 - エタロンと比較して森林生態系葉面積指数を推定するための新しいデバイス:方法論的なケーススタディから使用されました。 森林科学のジャーナル.64 (11), 455-468 (2018).DOI: 10.17221/112/2018-JFS 森林科学編集委員会のジャーナルの親切な許可に基づいています.

LAIを推定する(またはPAR強度測定を行う)新しく提示されたデバイスとしてのLP 110と、間接法を介してLAIを推定するための以前の標準LAI-2000 PCAの改良版としてLAI-2200 PCAの違いは何ですか?LP 110と比較して、プラントキャノピーアナライザの価格が約4倍高いだけでなく、出力パラメータの数、測定条件、方法論的アプローチ、および異なるキャノピーのLAIを推定する可能性、結果の精度などを比較することができます。
ハードウェアを比較すると、LP 110はより使いやすいようです。LP 110は軽い装置であり、センサーおよびデータ・ロガー間のケーブル接続を要求しない。両方のセンサー(すなわち、LAIおよびPAR測定の場合、 図1を参照)は装置の本体内に統合され、オペレータは調査された生態系全体(低木や高密度林など)を通して容易に移動することを可能にする。読み取り値の精度を確保するためには、正しいセンサー位置と値の保存が不可欠です。この位置(天頂または事前設定された角度)は、センサーがターゲット位置から近...

キャノピーは、数多くの生物学的、物理的、化学的、および生態学的プロセスの場所です。それらのほとんどは、キャノピー構造1の影響を受けます。したがって、正確で、迅速で、非破壊的で、かつ信頼性の高い、水文学、炭素および栄養サイクリング、および地球規模の気候変動2、3を含む研究の広い範囲のために重要である。葉や針は大気と植生4との間の活発な界面を表すため、重要なキャノピー構造特性の1つは葉面積指数(LAI)5であり、個人の水平基面面積またはクラウン投影の単位当たりの緑葉表面積の2分の1または個体のリューズ投影として定義され、m2/m2で表され、無次元の可変6として、 7.
多様な生態系における地上LAIとその長所と短所を推定するための様々な機器と方法論的アプローチは、すでに8、9、10、11、12、13、14、15を提示されています。LAI推定法には、直接的および間接的な2つのカテゴリがあります(詳細については、包括的なレビュー8、9、10、11、12を参照)。主に森林スタンドで使用される地上ベースのLAI推定値は、直接のLAI決定の欠如のために間接的な光学法を用いて日常的に得られるが、それらは通常、時間のかかる、労働集約的で破壊的な方法9、10、12、16を表している。また、間接光学法は、より容易に関連パラメータを測定することからLAIを導き出す(その時間要求と労働性の高い性質の観点から)17、キャノピーの上下の入射照射との比率とキャノピーギャップ14の定量化などである。植物キャノピーアナライザも広く衛星LAIの検索を検証するために使用されている明らかです18;したがって、LP 110 比較の標準と考えられてきました(採用された機器の詳細については、資料表を参照)。
LP 110は、最初に自作のシンプルな器械ALAI-02D19および後のLP 10020の更新版として、植物キャノピー分析装置のための近い競争相手として開発された。間接的な光学方法の代表として、デバイスは、バブルレベルの代わりにデジタル傾斜計を使用し、より速く、より正確な測位と値の読み取りを可能にするセンサーとデータロガー間のケーブル接続を必要とせずに、手持ち型、軽量、バッテリー駆動です。さらに、デバイスは即座に読み出しを記録するように設計されました。したがって、LP110の場合、LP110の場合、プラントキャノピーアナライザより約1/3の短い時間見積もりが得られます。読み出しをコンピュータにエクスポートした後、そのデータは後続の処理に使用できます。デバイスは、LAI計算を行うLAIセンサーを使用して、青色の光の波長(すなわち、380-490nm)21、22内の放射照度を記録します。LAIセンサーは、16°(Z軸)と112°(X軸)の視野を持つ不透明な制限キャップによってマスクされています(図1)。したがって、光透過率は、地面表面に垂直に保持されたデバイス(すなわち、天頂角0°)、または0°、16°、32°、48°および64°の5つの異なる角度で、キャノピー要素の傾きを推測することができるように注意することができます。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62802/62802fig01.jpg"> 図1:LP 110の物理的特徴MENU キーを使用すると、ユーザーがディスプレイ全体を上下にシフトすることができ、SET ボタンは Enter キー (A) として機能します。異なる傾斜角下の天頂ビュー(サイドビューにより±8)と水平ビューは、植物キャノピーアナライザ(制限器によって修正)と同様にLP110〜112°(B)に固定されています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62802/62802fig01large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
LAIセンサーの高感度、その視野の制限、内蔵のデジタル傾斜計、ボタンプレスなしで音で示される正しい位置での読み取り値の自動ロギングのために、新しい機器は狭い谷や広い森林道路での天蓋以上の測定値にも適しています。それに加えて、比較的高い再生の上に成熟したスタンド天蓋の定量化を可能にし、植物キャノピー分析装置より放射照度の値のより高い精度を達成する。さらに、LP 110の価格は植物キャノピー分析装置の約1/4に等しい。逆に、LP110の利用は、高密度(すなわち、7.88以上のスタンドレベルでのLAIe)23 または草原としての非常に低い天蓋が限られている。
LP 110は2つの動作モード内で動作することができます:(i)単一センサーモードは、下の天蓋と参照測定値の両方(研究された天蓋の上または分析された植生の近くにある十分に広範囲にわたるクリアリング)を取り、同じ機器で撮影されたキャノピー以下の測定の前、後、または(ii)以下の読み取り用の最初の計測器を使用するデュアルセンサーモード 一方、2 番目の値は、通常の事前定義された時間間隔 (10 から 600 秒まで) 内で自動的に参照読み取り値を記録するために使用されます。LP 110は、上記の両方のモードの各キャノピー測定点の座標を記録するために、互換性のあるGPSデバイス( 材料表を参照)と一致させることができます。
有効リーフ面積指数(LAIe)24は、凝集指数効果を組み込み、調査した植生キャノピー25の上下に撮影された太陽ビーム放射の測定値から導出することができる。したがって、次のLAIe計算では、透過率(t)は、キャノピー(I)の下に透過し、LP110装置で測定した植生(Io)上の入射との両方の照射から計算されなければならない。
t = I / I0 (1)
照射強度は植生キャノピーを通過するにつれて指数関数的に減少するため、LAIeはモンシとサエキ9によって変更されたビール・ランバート絶滅法に従って計算することができます。
LAIe = - ln (I / I0)x k-1 (2),
ここで、kは絶滅係数です。絶滅係数は、既知のキャノピー要素傾斜およびビュー方向9,12を持つ植生キャノピーにおける各要素の形状、方向、位置を反映する。k係数(式2参照)は、葉による放射吸収の吸収に依存し、キャノピー要素の形態学的パラメータ、空間配置、光学特性に基づいて植物種によって異なります。通常、絶滅係数は0.59,27前後で変動するため、異種キャノピーと均質な天蓋に対して、Lang etal. 28によって提示される式2をわずかに異なる方法で単純化することができます。
異種の天蓋で
ライエ = 2 x | <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62802/62802eq01.jpg">ln t|(3),
又は
均質な天蓋の中で
ライエ = 2 x |ln T|(4),
ここで、t:各下天蓋測定点での透過率、およびT:測定されたトランセクトまたはスタンド当たりの t値 の平均透過率である。
森林スタンドでは、実際のLAI値を得るために、29、30、31、32、33、34の撮影内の同化装置の凝集効果のために、LAIeをさらに修正する必要があります。
このプロトコルは、中央ヨーロッパの側流林の林の立ち位置の選択された例でLAIeを推定するためのLP 110光学装置の実用的な利用に専念している(サイト、構造、およびデンドロメトリック特性については 表2 および 表3 を参照)。この装置を用いた植生キャノピーにおけるLAIe推定は、光合成活性放射線およびキャノピーギャップ画分の透過率に関する広く使用されている光学法に基づいている。本論文は、新しいLP110光デバイスを用いてLAIe推定を行うための包括的なプロトコルを提供することを目的としている。

<table><tbody><tr><td>AccuPAR</td><td>METER Group, Inc., Pullman, WA, USA</td><td>AccuPaR LP-80</td><td></td></tr> <tr><td>https://www.metergroup.com/environment/products/accupar-lp-80-leaf-area-index/ DEMON</td><td>CSIRO, Canberra, Australia</td><td>DEMON</td><td></td></tr><tr><td>File Viewer</td><td>LI-COR Biosciences Inc., NE, USA</td><td>FV2200C ソフトウェア</td><td>https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html</td></tr><tr><td>FluorPen</td><td>Photon System Instruments Ltd. (PSI), Czech Republic</td><td>FluorPen 1.1.2.3 Sofware</td><td>https://handheld.psi.cz/products/laipen/#download</td></tr><tr><td>ハンドヘルドGPSデバイス</td><td>Garmin Ltd., Czech Republic</td><td>Garmin eTrex 32x Europe46</td><td>https://www.garmin.cz/garmin-etrex-32x-europe46/80117</td></tr><tr><td>葉面積指数推定用ハンドヘルドデバイス(LP 110)</td><td>Photon System Instruments Ltd. (PSI) Czech</td><td>Republic LaiPen LP 110</td><td>https://handheld.psi.cz/products/laipen/#info</td></tr><tr><td>植物キャノピー分析装置</td><td>LI-COR Biosciences Inc., NE, USA</td><td>LAI-2000 PCA</td><td>LAI-2200 PCA または LAI-2200C LAI-2000 PCA の改良版として、以下を参照:</td></tr> <tr><td>https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/ 統計ソフトウェア</td><td>Systat Software Inc., CA, USA</td><td>SigmaPlot 13.0</td><td>https://systatsoftware.com/products/sigmaplot/sigmaplot-version-13/?gclid=Cj0KCQjwzYGGBhCTARIs AHdMTQzgfb42vv0mWmcbVcflNO UvrLl802Lrhkfh23Qie2mIZfw4O8kp 7p0aAsoiEALw_wcB</td></tr><tr><td>統計ソフトウェア</td><td>StatSoft Inc., OK, USA</td><td>STATISTICA 10.0</td><td>LAIの可視化には、STATISTICA 10.0のウェーハプロットが採用されました。</td></tr><tr><td>SunScan</td><td>Delta-T Devices, Ltd., Cambridge, UK</td><td>SS1 SunScan</td><td>https://www.delta-t.co.uk/product/sunscan</td></tr><tr><td>TRAC</td><td>3rd Wave Engineering, Ontarion Canada</td><td>キャノピーの放射線と建築の追跡</td><td>http://faculty.geog.utoronto.ca/Chen/Chen's%20homepage/res_trac.htm</td></tr><tr><td>三脚</td><td></td><td></td><td>標準ナット付き</td></tr><tr><td>水位</td><td>任意の</td><td>NA</td><td></td></tr></tbody></table>

植生キャノピーにおける光デバイスを用いた有効リーフ面積指数のフィールド測定

Field Measurement of Effective Leaf Area Index using Optical Device in Vegetation Canopy

葉領域指数(LAI)は、生態系における葉の量を記述する重要なキャノピー変数です。このパラメータは、植物と大気の緑色成分との間の界面として機能し、多くの生理学的プロセス、主に光合成の取り込み、呼吸、および蒸散が発生します。LAIは、炭素、水、エネルギーサイクルを含む多くのモデルの入力パラメータでもあります。また、地上での現場測定 は 、リモートセンシング製品から得られるLAIの較正方法として機能します。したがって、正確かつ迅速なLAI推定を行うため、簡単な間接光学法が必要です。植生キャノピーとキャノピーギャップを介して送信された放射線との関係に基づく、新開発LP110光学デバイスの方法論的アプローチ、利点、論争、および将来の展望がプロトコルで議論された。さらに、装置は世界標準のLAI-2200植物キャノピー分析装置と比較した。LP 110は、現場で取得したデータをより迅速かつ簡単に処理することができ、プラントキャノピーアナライザよりも手頃な価格です。新しい器械は大きいセンサー感受性、内蔵のデジタル傾斜計および正しい位置の読書の自動ロギングのために上および下の天蓋読書のための使い易さによって特徴付けられる。したがって、ハンドヘルドLP110装置は、その代表的な結果に基づいて林業、生態学、園芸、および農業におけるLAI推定を行う適切なガジェットである。さらに、同じ装置はまたユーザーが入射した光合成活性放射(PAR)の強度の正確な測定を取ることを可能にする。

両方の試験されたデバイスから得られた空間構造は、明らかにすべての研究プロットで異なっていた、すなわち、上(A)から間引きされ、下(B)とシルビカルチャー介入のないコントロール(C;詳細については表2を参照)から薄くなった。スタンドレベルでは、ANOVAとTukeyの検定を用いて、LP110と植物キャノピーアナライザから得られたLAI値の類似の違いを、様々な密度(A対.B)を有する間で確認した。植物キャノピー分析装置では、対照プロットでは、薄膜化されたLAI値よりもシルビカルな介入がない(A,B)よりも有意に高いLAI値が観察された。しかし、この値は、制御プロット中のLP110から得られたLAIを大幅に上回った。LP110については、LAIはCおよびBの治療において有意に異なっていなかった。これに対して、CプロットとAプロットの間にLAI値の有意差が見られた。一般的に、LAIは研究されたスタンドで間引き処理を施した後に有意に減少した。LP110(LaiPen LP110)を使用すると推定されたLAIは、プロットAでより明らかに減少したのに対し、分析装置(LAI-2200 PCA)から得られたLAI値はプロ...

地球生態系における高速かつ正確なリーフ面積指数(LAI)推定は、多様な生態学的研究とリモートセンシング製品の校正に不可欠です。ここでは、新しいLP 110光デバイスを使用して、地上ベースのLAI測定 を 行うためのプロトコルを紹介します。

Leaf area index (LAI) is an essential canopy variable describing the amount of foliage in an ecosystem. The parameter serves as the interface between ...

このプロトコルは、間接光学法による葉面積指数推定用の最近開発された装置LaiPen LP 110を導入し、標準のLAI-2200プラントキャノピーアナライザと比較します。新しい装置は感受性のより大きい感受性の感覚、内蔵のデジタル傾斜計および正しい位置の読書の自動ロギングのために、容易にキャノピー読書の上および下の両方を取る。また操作制御は直観的です。マニュアルが必要です。測定設計の準備のために、測定前に簡単な計画された天蓋構造調査がオペレータに推奨される。少なくとも1秒間 Set キーを押して両方の楽器をオンにします。メニューボタンを繰り返し押してメインメニューの設定を検索し、セット、時間、セットを押して両方の楽器の現在の日付と時刻を設定します。次に、[戻る] を選択し、Set キーを押したままメイン メニューに戻ります。次に、両方の計器を単一角度測定モードで設定します。Set キーを押したまま設定を選択し、角度、設定、単一キーを押して、メニューキーで確定します。[戻る]を選択し、Set キーを押したままメインメニューに戻ります。LAIセンサーと内蔵の傾斜計の両方を校正した後、LP 110デバイス、インストルメント1とインストルメント2を互いにキャリブレーションします。メインメニューで「設定」を選択し、設定キーを押して「LAIキャリブレーション」を選択し、「設定」ボタンを押します。次に、両方のデバイスを垂直位置に水平面に保持し、計器1のSetキーを繰り返し押してディスプレイ上でCとマークされた定数値を調整し、機器2のデバイスの画面に表示されるのと同じ値を得る。メニューボタンを押して、メインメニューに戻ります。楽器を、開いた領域または調査したキャノピーの上に置かれた三脚に垂直に取り付けます。正しくない放射照度値を得ないように、日の出前または日没後に標準的な曇りを伴う一定の光条件下で、天蓋の測定値の上下の両方を得てください。まず、メインメニューで[設定]を選択し、[設定]キーを押して[自動間隔]を選択します。次に、Set キーを繰り返し押してからメニュー ボタンを押し続け、参照値を 10 秒から 600 秒までの間自動的に記録するために必要な間隔を選択します。光の状態が急激に変化する場合は、より短い時間間隔を設定します。メニューキーを押して[戻る]を選択し、[設定]ボタンを押したままメインメニューに戻ります。続いてメニューボタンを繰り返し押し、Setキーを押してメインメニューで測定を再選択します。次に、設定キーを押して[自動LAI参照]を選択して、正しいLAIセンサーの位置を検索します。ディスプレイを確認し、計器を左右に傾け、前方と後方に傾けます。X 軸と Z 軸で定義されている頂点角に 5 未満の値を設定した後、上記の必要な位置にデバイスをしっかりと固定し、Set キーを押します。計測器 2 を使用して、植生キャノピーの下で透過した放射照度の測定を開始するには、メイン メニューの [計測] を選択します。Set キーを押して、LAI を選択します。器械1の場合のように、器械2の向きを保つ。[Set]キーを押して、キャノピーの下の透過照度測定のモードを有効にします。Set キーをもう一度押してキャノピーの下の透過放射率の値を取得し、内蔵の傾斜計とサウンドインジケータの両方をトリガーして正しい LAI センサーの位置を見つけます。次に、デバイスを地上サービスに垂直に保ち、LAIセンサーが天頂に向くようにします。ディスプレイを確認し、計器を左右に傾け、前方と後方に傾けます。下の天蓋の読み取り値は、X軸とZ軸の両方で定義された天頂角がゼロまたは5未満に達すると、すぐに自動的に取得され、保存されます。ビープ音が止まります。上記の以下のキャノピー測定値の前の手順に従って、キャノピー測定値を下回る送信された放射照度のさらなる測定を進めます。計器2を使用して以下のキャノピー測定を行った後、メニューボタンとMenuキーを繰り返し押して、Returnを選択してメインメニューに戻り、セットボタンを押します。データは、各読み取り後に計測器のメモリに保存されます。データを削除せずにデバイスを安全にオフにするには、メニューボタンを少なくとも1秒間押し、デバイスを安全にオフにします。植物キャノピー分析装置では、対照プロットでは有意に高いLAI値が観察され、薄いものにはシルビカルな介入はなかった。LP110については、葉面積指数はC及びBの処理において有意に異なっていなかった。LP110では、CプロットとAプロットの間に葉面積指数値の有意差が見られた。一般的に、研究されたスタンスで間引き処理を施した後、葉面積指数が有意に低下した。純粋なノルウェースプルースポールスタンドでの各間引き処理にLP110および植物キャノピーアナライザを用いて記録される葉面積指数値は、空間的変動性を示した。LP 110と植物キャノピーアナライザを使用して、特定のポイントレベルで測定されたすべてのリーフ領域インデックスデータに対して線形回帰を実行しました。適切なシノプティック条件下で測定を行い、参照読み取り値に十分な大きさのオープンエリアを使用し、以下の天蓋測定値のスタンドの不均一性と測定設計を反映します。送信機は異なるセンサービュー傾斜角で記録することができるので、キャノピー要素の角度の向きが計算できます。キャノピー層の幅がわかっている場合、葉の面積密度も同様に推測できます。

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Environment

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LeafJ：半自動化された葉の形状計測のためのImageJのプラグイン

迅速なレーザー法は葉熱特性の非侵襲的および非接触決意を容易にプロービング

ここでは、研究品質 ceptometers (水平バーに沿って直線的に配列された多くのセンサ間に光強度を統合する光センサ)...

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