Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Pomiar terenowy efektywnego wskaźnika powierzchni liści za pomocą urządzenia optycznego w koronie roślinności

3K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/62802

⸱

29 lipca 2021

 , 
1Forestry and Game Management Research Institute, Research Station at Opočno, 2Department of Silviculture, Faculty of Forestry and Wood Technology, Mendel University in Brno

W tym artykule

Podsumowanie

Szybkie i precyzyjne szacowanie wskaźnika powierzchni liści (LAI) w ekosystemach lądowych jest kluczowe dla szerokiego zakresu badań ekologicznych i kalibracji produktów teledetekcyjnych. Przedstawiono protokół wykorzystania nowego urządzenia optycznego LP 110 do wykonywania naziemnych pomiarów LAI in situ.

Streszczenie

Wskaźnik powierzchni liści (LAI) jest istotną zmienną opisującą ilość liści w ekosystemie. Parametr ten służy jako interfejs między zielonymi składnikami roślin a atmosferą i zachodzi w nim wiele procesów fizjologicznych, przede wszystkim wychwyt fotosyntetyczny, oddychanie i transpiracja. LAI jest również parametrem wejściowym dla wielu modeli obejmujących węgiel, wodę i obieg energetyczny. Co więcej, naziemne pomiary in situ służą jako metoda kalibracji LAI uzyskanej z produktów teledetekcyjnych. W związku z tym proste pośrednie metody optyczne są niezbędne do dokonywania precyzyjnych i szybkich szacunków LAI. W protokole omówiono podejście metodologiczne, zalety, kontrowersje i perspektywy na przyszłość nowo opracowanego urządzenia optycznego LP 110 opartego na relacji między promieniowaniem przepuszczanym przez korony roślinności a przerwami w koronach drzew. Ponadto przyrząd został porównany ze światowym standardem analizatora baldachimu LAI-2200. LP 110 umożliwia szybsze i prostsze przetwarzanie danych pozyskanych w terenie i jest bardziej przystępny cenowo niż analizator baldachimu roślin. Nowy przyrząd charakteryzuje się łatwością obsługi zarówno do odczytów nad, jak i pod baldachimem dzięki większej czułości czujnika, wbudowanemu inklinometrowi cyfrowemu i automatycznemu rejestrowaniu odczytów we właściwej pozycji. Dlatego ręczne urządzenie LP 110 jest odpowiednim gadżetem do wykonywania szacowania LAI w leśnictwie, ekologii, ogrodnictwie i rolnictwie na podstawie reprezentatywnych wyników. Co więcej, to samo urządzenie umożliwia również użytkownikowi wykonywanie dokładnych pomiarów intensywności padającego promieniowania fotosyntetycznie aktywnego (PAR).

Wprowadzenie

Korony drzew i krzewów są miejscami zachodzenia licznych procesów biologicznych, fizycznych, chemicznych i ekologicznych. Większość z nich zależy od struktury korony1. Dlatego też dokładna, szybka, nieniszcząca i wiarygodna kwantyfikacja roślinnej korony in situ  jest kluczowa dla szerokiego zakresu badań dotyczących hydrologii, obiegu węgla i składników odżywczych oraz globalnych zmian klimatu2,3. Ponieważ liście lub igły stanowią aktywny interfejs między atmosferą a roślinnością4, jedną z krytycznych charakterystyk strukturalnych korony jest wskaźnik powierzchni liści (LAI)5, definiowany jako połowa całkowitej powierzchni zielonych liści na jednostkę poziomej powierzchni gruntu lub rzutu korony w przypadku pojedynczych osobników, wyrażony w m2 na m2 jako zmienna bezwymiarowa6,7.

Różne instrumenty i podejścia metodologiczne do szacowania naziemnego LAI oraz ich zalety i wady w zróżnicowanych ekosystemach zostały już przedstawione8,9,10,11,12,13,14,15. Metody szacowania LAI dzielą się na dwie główne kategorie: bezpośrednie i pośrednie (szczegóły znajdują się w kompleksowych przeglądach8,9,10,11,12). W przypadku drzewostanów, naziemne pomiary LAI są rutynowo uzyskiwane za pomocą pośrednich metod optycznych ze względu na brak możliwości bezpośredniego oznaczenia LAI, jednak zazwyczaj są one metodami czasochłonnymi, pracochłonnymi i niszczącymi9,10,12,16. Ponadto pośrednie metody optyczne wyznaczają LAI na podstawie łatwiejszych do zmierzenia parametrów powiązanych (pod kątem nakładu czasu i pracy)17, takich jak stosunek promieniowania padającego nad i pod koroną drzew oraz ilościowe określenie luk w koronach14. Wyraźnie widać, że analizatory koron roślin były również szeroko stosowane do walidacji danych LAI z satelitów18; dlatego uznano je za standard do porównania z LP 110 (szczegółowe informacje o zastosowanych instrumentach znajdują się w Tabeli materiałów).

Urządzenie LP 110, będące zaktualizowaną wersją początkowo wykonanego samodzielnie prostego instrumentu ALAI-02D19, a później LP 10020, zostało opracowane jako bezpośrednia alternatywa dla analizatorów przysłonięcia roślin (Plant Canopy Analyzers). Jako reprezentant pośrednich metod optycznych, urządzenie jest przenośne, lekkie, zasilane bateryjnie i nie wymaga połączenia kablem między sensorem a rejestratorem danych; wykorzystuje cyfrowy inklinometr zamiast poziomicy bąbelkowej, co umożliwia szybsze i dokładniejsze pozycjonowanie oraz odczyt wartości. Dodatkowo urządzenie zostało zaprojektowane do rejestracji natychmiastowych odczytów. Dzięki temu szacowany czas potrzebny na zbieranie danych w terenie jest dla LP 110 krótszy o około ⅓ niż w przypadku analizatora przysłonięcia roślin. Po eksporcie odczytów do komputera dane są dostępne do dalszego przetwarzania. Urządzenie rejestruje natężenie promieniowania w zakresie długości fal światła niebieskiego (tj. 380-490 nm)21,22, wykorzystując sensor LAI do obliczenia wskaźnika LAI. Sensor LAI jest osłonięty nieprzezroczystą nakładką ograniczającą z polami widzenia 16° (oś Z) i 112° (oś X) (Rycina 1). W związku z tym transmitancję światła można rejestrować, trzymając urządzenie prostopadle do powierzchni gruntu (tj. kąt zenitalny 0°) lub pod pięcioma różnymi kątami: 0°, 16°, 32°, 48° i 64°, aby móc wywnioskować również nachylenie elementów korony roślin.

Czujnik wskaźnika powierzchni liści z miernikiem światła PAR; schemat przedstawia kąty pomiarowe i pozycje nasadek.
Rysunek 1: Cechy fizyczne urządzenia LP 110. Klawisz MENU umożliwia użytkownikowi przemieszczanie się w górę i w dół po wyświetlaczu, a przycisk SET pełni funkcję klawisza Enter (A). Widok zenitalny pod różnymi kątami nachylenia (±8 ze względu na widok boczny) oraz widok poziomy są w urządzeniu LP 110 ustalone na 112° (B), podobnie jak w analizatorze korony roślin (zmodyfikowanym za pomocą ograniczników). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Dzięki wyższej czułości czujnika LAI, ograniczonemu polu widzenia, wbudowanemu cyfrowemu inklinometrowi oraz automatycznemu rejestrowaniu wartości odczytów w prawidłowej pozycji (wskazanej sygnałem dźwiękowym bez konieczności naciskania przycisku), nowy przyrząd nadaje się również do pomiarów nad koronami drzew w wąskich dolinach lub na szerszych drogach leśnych w celu pomiaru szerokiego zakresu warunków nieboskłonu. Ponadto urządzenie to umożliwia ilościowe określenie koron w drzewostanach dojrzałych nad względnie wysokim odnowieniem i zapewnia wyższą dokładność wartości irradiancji niż Plant Canopy Analyzer. Co więcej, cena LP 110 stanowi około ¼ ceny Plant Canopy Analyzer. Z drugiej strony, wykorzystanie LP 110 w przypadku gęstych koron (tj. LAIe na poziomie drzewostanu powyżej 7,88)23 lub koron bardzo niskich, takich jak trawniki, jest ograniczone.

Urządzenie LP 110 może pracować w dwóch trybach operacyjnych: (i) trybie pojedynczego czujnika, w którym dokonuje się odczytów zarówno pod koroną roślinności, jak i odczytów referencyjnych (nad badaną koroną lub na wystarczająco szerokiej polanie znajdującej się w pobliżu analizowanej roślinności), wykonywanych przed, po lub w trakcie pomiarów pod koroną przy użyciu tego samego instrumentu oraz (ii) trybie podwójnego czujnika, w którym pierwszy instrument służy do wykonywania odczytów pod koroną, natomiast drugi jest wykorzystywany do automatycznego rejestrowania odczytów referencyjnych w regularnych, zdefiniowanych odstępach czasu (od 10 do 600 s). Urządzenie LP 110 można połączyć z kompatybilnym urządzeniem GPS (patrz Tabela materiałów), aby rejestrować współrzędne każdego punktu pomiarowego pod koroną w obu wspomnianych trybach.

Efektywny indeks powierzchni liści (LAIe)24 uwzględnia efekt indeksu skupienia i może być wyznaczony na podstawie pomiarów natężenia bezpośredniego promieniowania słonecznego wykonanych nad i pod badanym okapem roślinności25. Zatem do poniższego obliczenia LAIe należy wyznaczyć transmitancję (t) na podstawie promieniowania przenikającego pod okap (I) oraz promieniowania padającego nad roślinnością (Io), zmierzonego za pomocą urządzenia LP 110.

t = I / I0 (1)

Ponieważ natężenie promieniowania maleje wykładniczo podczas przechodzenia przez okap roślinności, LAIe można obliczyć zgodnie z prawem wymierania Beera-Lamberta zmodyfikowanym przez Monsiego i Saekiego9,26

LAIe = - ln (I / I0) x k-1 (2),

Gdzie k jest współczynnikiem ekstynkcji. Współczynnik ekstynkcji odzwierciedla kształt, orientację i położenie każdego elementu w koronie roślinności przy znanym nachyleniu elementów korony i kierunku widzenia9,12. Współczynnik k (patrz równanie 2) zależy od absorpcji promieniowania przez liście i różni się między gatunkami roślin w zależności od parametrów morfologicznych elementów korony, ich rozmieszczenia przestrzennego oraz właściwości optycznych. Ponieważ współczynnik ekstynkcji zazwyczaj waha się wokół 0,59,27, równanie 2 można uprościć, tak jak przedstawili to Lang i wsp.28, w nieco odmienny sposób dla koron heterogenicznych i homogenicznych:

W niejednorodnym baldachimie

LAIe = 2 x |Równowaga statyczna; ΣFx=0, MA=0; schemat; konfiguracja systemu bloczków; analiza równowagi sił.ln t| (3),

lub

W jednorodnym baldachimie

LAIe = 2 x |ln T| (4),

Gdzie t: to transmitancja w każdym punkcie pomiarowym pod okapem, a T: to średnia transmitancja wszystkich wartości t dla każdego zmierzonego transektu lub drzewostanu.

W drzewostanach LAIe musi zostać dodatkowo skorygowany ze względu na efekt skupiania aparatów asymilacyjnych w obrębie pędów29,30,31,32,33,34, aby uzyskać rzeczywistą wartość LAI.

Protokół jest poświęcony praktycznemu wykorzystaniu urządzenia optycznego LP 110 do szacowania LAIe w wybranym przykładzie środkowoeuropejskich drzewostanów iglastych (patrz Tabela 2 i Tabela 3 w celu uzyskania informacji o charakterystyce stanowiska, strukturalnej i dendrometrycznej). Szacowanie LAIe w koronie roślinności przy użyciu tego urządzenia opiera się na szeroko stosowanej metodzie optycznej związanej z transmitancją promieniowania czynnego fotosyntetycznie oraz ułamkiem luk w koronie. Celem niniejszej pracy jest dostarczenie kompleksowego protokołu szacowania LAIe przy użyciu nowego urządzenia optycznego LP 110.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

UWAGA: Przed rozpoczęciem planowanych pomiarów terenowych należy odpowiednio naładować akumulator urządzenia LP 110. Połącz instrument (złącze USB, patrz Rysunek 1) z komputerem za pomocą dołączonego kabla. Stan naładowania akumulatora jest wyświetlany w lewym górnym rogu ekranu urządzenia.

1. Kalibracja przed pomiarem

UWAGA: W przypadku modelu LP 110, przed rozpoczęciem każdej kampanii pomiarów terenowych, należy przeprowadzić kalibrację ciemnościową czujnika LAI oraz kalibrację wbudowanego inklinometru.

  1. Kalibracja ciemna czujnika LAI
    1. Włącz urządzenie, naciskając i przytrzymując klawisz Set przez co najmniej 1 s.
      UWAGA: Przycisk Set pełni funkcję klawisza Enter.
    2. Wybierz Settings (klawisz Menu umożliwia przesuwanie kursora w górę i w dół), naciśnij Set > Lai Cal., następnie klawisz Set i sprawdź, czy stała kalibracji LAI jest ustawiona na 1 (tj. C = 1.0); jeśli nie, naciskaj wielokrotnie klawisz Set , aby ustawić stałą na 1.0, a następnie powróć do menu głównego (naciśnij Menu | Return | Set).
      UWAGA: Podczas wykonywania pomiarów LAI w trybie pojedynczego czujnika (patrz sekcja 2), dla wszystkich pomiarów zaleca się stosowanie stałej wartości 1.0.
    3. Wybierz Settings i naciśnij Set | Lai zero | Set. Całkowicie zasłoń czujnik LAI, na przykład nieprzezroczystym materiałem lub dłonią, aby uniknąć zakłóceń świetlnych podczas całego procesu kalibracji. Następnie naciśnij klawisz Set , aby zapisać wartość zerową wyświetlaną na ekranie.
    4. Naciskaj wielokrotnie klawisz Menu , aż zostanie wybrana opcja Return , aby powrócić do menu głównego, a następnie naciśnij klawisz Set .
  2. Kalibracje inklinometru
    UWAGA: Każde urządzenie LP 110 jest wyposażone w wbudowany elektroniczny inklinometr, który zapewnia prawidłowy kąt nachylenia odczytów. Wewnętrzny inklinometr musi zostać (re)skalibrowany przy użyciu poziomicy.
    1. Kalibracja pionowa
      1. Jeśli urządzenie jest wyłączone, naciśnij i przytrzymaj klawisz Set przez co najmniej 1 s, aby włączyć instrument.
      2. Wybierz Settings i naciśnij Set | Vertical Cal. | Set, aby aktywować elektroniczny inklinometr.
      3. Trzymaj urządzenie pionowo i przyłóż poziomicę do jego boku wzdłuż instrumentu.
      4. Wyrównaj urządzenie w lewo lub w prawo zgodnie z bąbelkiem poziomicy, aby uzyskać wartość zero lub bliską zeru dla osi X. Jeśli tak się nie stanie, naciśnij klawisz Set , aby korygować odczyty, aż dla osi X zostanie odczytane zero.
      5. Przyłóż poziomicę wzdłuż tylnej ścianki urządzenia, aby zakończyć kalibrację pionową.
      6. Ponownie przechyl urządzenie w lewo lub w prawo i sprawdź, czy wyświetlacz urządzenia wskazuje zero dla osi X.
      7. Utrzymaj pozycję kąta zerowego dla osi X i jednocześnie przechylaj urządzenie do przodu lub do tyłu (oś Z) zgodnie z bąbelkiem poziomicy, dbając o to, aby wartość kąta osi X pozostawała na poziomie zero lub blisko zera.
      8. Sprawdź, czy odczyt osi Z wynosi zero lub dąży do zera. Jeśli nie, przytrzymaj klawisz Set i skalibruj ponownie urządzenie, aby ustawić odczyty zerowe dla obu osi, X i Z.
      9. Naciskaj wielokrotnie klawisz Menu , aż zostanie wybrana opcja Return , aby powrócić do menu głównego, a następnie naciśnij klawisz Set .
    2. Kalibracja pozioma
      1. Wybierz Settings i naciśnij Set | Horizontal Cal. | Set, aby uruchomić elektroniczny inklinometr.
      2. Trzymaj urządzenie poziomo. Następnie przyłóż poziomicę wzdłuż tylnej ścianki urządzenia.
      3. Wypoziomuj urządzenie w pozycji poziomej zgodnie z bąbelkami poziomicy. Przechylaj instrument w lewo lub w prawo oraz w górę lub w dół odpowiednio wzdłuż osi X i Y.
      4. Po uzyskaniu prawidłowej pozycji czujnika zgodnie z oboma bąbelkami poziomicy, upewnij się, że odczyt dla osi Y wynosi zero lub jest bliski zeru. Jeśli nie, naciśnij klawisz Set , aby skalibrować ponownie poziomą pozycję instrumentu.
      5. Naciskaj wielokrotnie klawisz Menu , aż zostanie wybrana opcja Return, aby powrócić do menu głównego, a następnie naciśnij klawisz Set .

2. Tryb pojedynczego czujnika do szacowania LAIe

  1. Jeśli urządzenie jest wyłączone, naciśnij klawisz Set przez co najmniej 1 s, aby włączyć instrument.
  2. Zkalibruj instrument przed rozpoczęciem każdej kampanii pomiarowej w terenie zgodnie z krokami 1.1 i 1.2.
    UWAGA: Jeśli kalibracja została już przeprowadzona, przejdź do kroku 2.3.
  3. Następnie ustaw aktualną datę i godzinę (znajdź Settings w menu głównym, kilkukrotnie naciskając klawisz Menu . Następnie naciśnij Set | Time; ponownie naciśnij przycisk Set ) i wróć do menu głównego (wybierz Return i przytrzymaj klawisz Set).
    UWAGA: Aby dokładnie ustawić czas, zsynchronizuj go z komputerem, zgodnie z tym, co wyświetla odpowiednie oprogramowanie (podłącz urządzenie LP 110 do komputera za pomocą dołączonego kabla. Otwórz oprogramowanie, naciśnij Setup | Device ID | Device. Wybierz i naciśnij Online Control | Time. Następnie zaznacz opcję Synchronize with Computer Time i naciśnij Edit).
  4. Ustaw instrument w trybie pomiaru pod pojedynczym kątem za pomocą opcji Settings. Naciśnij Set | Angles | Set | Single (potwierdź klawiszem Menu ) i wróć do menu głównego (wybierz Return i przytrzymaj klawisz Set ).
    1. Jeśli konieczna jest ocena nachylenia kąta liścia, ustaw tryb pomiaru wielokątowego. Settings | Angles | Multi (naciśnij przycisk Menu ) i wróć do menu głównego (wybierz Return i przytrzymaj klawisz Set ).
  5. Jeśli wymagany jest zapis pozycji pomiarów, włącz odpowiednie urządzenie GPS (szczegółowe instrukcje znajdują się w poniższych sekcjach oraz w Tabeli materiałów); w przeciwnym razie przejdź do kroku 2.6.
    1. Upewnij się, że czas w urządzeniu jest zgodny z czasem w komputerze.
      UWAGA: Czas musi być ustawiony prawidłowo, aby odzwierciedlać strefę czasową w badanej lokalizacji.
    2. Włącz urządzenie GPS i odczekaj chwilę, aż zostanie znaleziona aktualna pozycja. Sprawdź lokalizację na wyświetlaczu urządzenia GPS.
      UWAGA: Precyzja zależy od gęstości korony badanej roślinności.
    3. Podczas wykonywania wszystkich pomiarów terenowych zabierz ze sobą zarówno urządzenie LP 110, jak i urządzenie GPS.
    4. Po wykonaniu wszystkich pomiarów terenowych podłącz oba urządzenia do komputera, pobierz i przetwórz dane w odpowiednim oprogramowaniu (patrz Tabela materiałów) zgodnie z instrukcją obsługą i przewodnikiem użytkownika LP 110, sekcja Instrukcje eksploatacji35.
  6. Wykonaj pomiar referencyjny na otwartym obszarze lub nad badaną roślinnością (tj. odczyt nad koronami). Przy słonecznej pogodzie zapobiegaj bezpośredniemu dostawaniu się światła do kubka ograniczającego pole widzenia (patrz Rysunek 1).
    UWAGA: W trybie pomiaru pojedynczym sensorem wykonaj odczyty zarówno nad, jak i pod koronami w stałych warunkach oświetleniowych podczas standardowego zachmurzenia, przed wschodem słońca lub po zachodzie (Rysunek 2), aby uniknąć uzyskania nieprawidłowych wartości promieniowania.

Porównanie korony lasu pod zachmurzonym niebem, diagram, podkreślający gęstość drzew i strukturę korony.
Rysunek 2: Optymalne warunki pogodowe do pomiarów LAIe przy użyciu LP 110.Optymalne warunki pogodowe podczas korzystania z LP 110 to jednolite zachmurzenie bez bezpośredniego promieniowania słonecznego (A) lub pomiary wykonane przed wschodem lub po zachodzie słońca (B). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

  1. Wybierz Measurement w menu głównym (naciskając klawisz Set), a następnie wybierz Lai Ref. Po naciśnięciu klawisza Set zostanie aktywowany tryb pomiaru referencyjnego.
    UWAGA: Na wyświetlaczu pojawi się aktualna wartość natężenia promieniowania. Wartość ta nie została jeszcze zapisana w pamięci wewnętrznej urządzenia (w tym momencie uruchomiony zostaje tryb pomiaru).
  2. Następnie ponownie naciśnij klawisz Set, aby rozpocząć wyszukiwanie prawidłowej pozycji czujnika LAI (tj. kąta zenitalnego 0°) oraz aktywować wbudowany inklinometr i wskaźnik dźwiękowy.
    UWAGA: Jednocześnie na wyświetlaczu pojawi się aktualna pozycja czujnika LAI dla osi X i Z.
  3. Następnie trzymaj urządzenie prostopadle do podłoża i upewnij się, że czujnik LAI jest skierowany w górę, w stronę zenitu.
    UWAGA: Głośność wskaźnika dźwiękowego zwiększa się w miarę zbliżania się do prawidłowego kąta zenitalnego.
  4. Sprawdzaj wyświetlacz, przechylając instrument w lewo i w prawo oraz do przodu i do tyłu. Wartość referencyjna zostanie automatycznie pozyskana i zapisana natychmiast po tym, jak kąt zenitalny zdefiniowany przez obie osie (X i Z) osiągnie wartość zero lub mniejszą niż 5 (sygnał dźwiękowy ustaje).
    UWAGA: Ze względu na to, że prawidłowa pozycja musi zostać osiągnięta w bardzo wąskim zakresie (tj. mm), ten krok może być żmudny.
  1. Po wykonaniu pomiaru(ów) referencyjnego powróć do menu pomiarowego, naciskając klawisz Menu . Następnie rozpocznij pomiar poziomu promieniowania przenikającego pod okap roślinności.
    1. Zdefiniuj pozycje dla odczytów pod okapem i rozpocznij pomiary wartości przenikalności światła za pomocą czujnika LAI urządzenia.
      UWAGA: Schemat pomiarów terenowych LAIe w różnych strukturach okapu został szczegółowo opisany przez Černý et al.36 oraz Fleck et al.37.
    2. Wybierz Lai w menu pomiarowym. Naciśnij klawisz Set , aby aktywować tryb pomiaru promieniowania przenikającego pod okapem.
      UWAGA: Na wyświetlaczu pojawi się aktualna wartość promieniowania. Wartość ta nie jest jeszcze zapisana w pamięci wewnętrznej urządzenia (w tym momencie uruchamiany jest tryb pomiarowy).
    3. Naciśnij ponownie klawisz Set , aby zarejestrować odczyty pod okapem. Wbudowany inklinometr i wskaźnik dźwiękowy zostaną uruchomione w celu uzyskania prawidłowej pozycji czujnika LAI (tj. kąta zenitalnego 0°).
      UWAGA: Jednocześnie na wyświetlaczu pojawi się aktualna pozycja czujnika LAI dla osi X i Z.
    4. Następnie trzymaj urządzenie prostopadle do podłoża i upewnij się, że czujnik LAI jest skierowany w górę, w stronę zenitu.
      UWAGA: Głośność wskaźnika dźwiękowego zwiększa się w miarę zbliżania się do prawidłowego kąta zenitalnego.
    5. Sprawdzaj wyświetlacz, przechylając instrumenty w lewo i w prawo oraz w przód i w tył. Wszystkie odczyty pod okapem są automatycznie pobierane i natychmiast zapisywane, gdy kąt zenitalny zdefiniowany przez obie osie X i Z osiągnie zero lub wartość mniejszą niż 5 (sygnał dźwiękowy ustaje).
      UWAGA: Biorąc pod uwagę, że prawidłowa pozycja musi zostać osiągnięta w bardzo wąskim zakresie (mm), ten krok może być uciążliwy.
  2. Kontynuuj wykonywanie kolejnych pomiarów promieniowania przenikającego pod okap roślinności, postępując zgodnie z krokami 2.7.3-2.7.5.
    UWAGA: Odczyty referencyjne można przeprowadzać w dowolnym momencie pomiędzy pomiarami pod okapem. Na przykład po ukończeniu każdego transekcie naciśnij przycisk Menu , wybierz Lai Ref (przytrzymaj klawisz Set ) i kontynuuj zgodnie z krokami 2.6.2-2.6.4. Im więcej odczytów nad okapem zostanie wykonanych podczas pomiarów pod okapem, tym większa będzie dokładność obliczeń referencyjnych.
  3. Bezpośrednio po zakończeniu pomiarów pod okapem (naciśnij przycisk Menu, wybierz Lai Ref i przytrzymaj klawisz Set), wykonaj pomiar promieniowania na otwartym obszarze, aby uzyskać ostatnią wartość referencyjną, postępując zgodnie z krokami 2.6.2 do 2.6.4.
  4. Naciskaj wielokrotnie klawisz Menu , aż zostanie wybrana opcja Return , aby powrócić do menu głównego, a następnie naciśnij przycisk Set .
  5. Po każdym pomiarze dane są zapisywane w pamięci wewnętrznej urządzenia. Przytrzymaj przycisk Menu przez co najmniej 1 s, aby bezpiecznie wyłączyć urządzenie bez usuwania żadnych danych.
  6. Podłącz instrument do komputera; pobierz i przetwórz dane. Przykład pomiaru terenowego i obliczenia LAIe opisano w sekcji 4.

3. Tryb podwójnego czujnika do szacowania LAIe

  1. Włącz oba urządzenia, przytrzymując klawisz Set przez co najmniej 1 s.
    UWAGA: Urządzenie_1 i Urządzenie_2 są przeznaczone odpowiednio do pomiarów nad- (referencyjnych) i podkoronowych. W trybie pomiaru dwuczujnikowego jedno urządzenie (Urządzenie_1) jest montowane na statywie w otwartym terenie (lub na szczycie masztu klimatycznego nad koroną drzew), natomiast drugie (Urządzenie_2) służy do pomiarów transmitancji pod koroną. Urządzenie_1 automatycznie rejestruje sygnał referencyjny w zdefiniowanym odstępie czasu (od 10 s do 600 s). Podejście to pozwala na zebranie znacznej ilości danych referencyjnych, co zwiększa dokładność obliczeń wartości referencyjnych dla poszczególnych pomiarów podkoronowych.
  2. Ustaw aktualną datę i godzinę w obu urządzeniach (znajdź opcję Settings w menu głównym, wielokrotnie naciskając przycisk Menu . Następnie naciśnij Set | Time | Set. Powróć do menu głównego (wybierz Return i przytrzymaj klawisz Set ).
    UWAGA: Aby precyzyjnie ustawić czas, zsynchronizuj go z komputerem w odpowiednim oprogramowaniu (podłącz urządzenie do komputera za pomocą dołączonego kabla. Otwórz oprogramowanie, a następnie naciśnij Setup | Device ID | Device. Następnie wybierz i naciśnij Online Control | Time. Zaznacz opcję Synchronize with Computer Time i naciśnij Edit).
  3. Następnie ustaw oba urządzenia w tryb pomiaru pojedynczego kąta. Wybierz Settings (przytrzymaj klawisz Set ) | Angles | Set | Single (potwierdź klawiszem Menu ). Powróć do menu głównego (wybierz Return i przytrzymaj klawisz Set ).
    1. Jeśli konieczna jest ocena nachylenia kąta liści w badanej koronie roślinności, ustaw Urządzenie_2 (pomiary podkoronowe) w tryb pomiaru wielokątowego. Wybierz Settings (naciśnij klawisz Set ) | Angles (naciśnij przycisk Set ). Następnie wybierz Multi (potwierdź klawiszem Menu ), a następnie powróć do menu głównego (wybierz Return i przytrzymaj klawisz Set ).
  4. Jeśli wymagana jest rejestracja pozycji pomiarów podkoronowych, włącz odpowiednie urządzenie GPS (szczegółowe instrukcje znajdują się w poniższych sekcjach oraz w Tabeli materiałów); w przeciwnym razie przejdź do kroku 3.5.
    1. Upewnij się, że czas wyświetlany na urządzeniu używanym do pomiarów podkoronowych (Urządzenie_2) jest zgodny z czasem komputera.
      UWAGA: Czas musi być ustawiony prawidłowo, aby odzwierciedlać strefę czasową w badanej lokalizacji.
    2. Włącz urządzenie GPS i odczekaj chwilę, aż zostanie odnaleziona aktualna pozycja. Sprawdź lokalizację wyświetlaną na urządzeniu GPS.
      UWAGA: Precyzja zależy od gęstości korony badanej roślinności.
    3. Podczas wszystkich pomiarów terenowych zabieraj ze sobą zarówno LP 110 używany do pomiarów podkoronowych (Urządzenie_2), jak i urządzenie GPS.
    4. Po wykonaniu wszystkich pomiarów terenowych podłącz oba urządzenia (Urządzenie_2 i urządzenie GPS) do komputera. Pobierz i przetwórz dane w odpowiednim oprogramowaniu (patrz Tabela materiałów) zgodnie z instrukcją obsługą LP 110, sekcja Operation instructions35.
  5. Przed rozpoczęciem każdej kampanii pomiarów terenowych skalibruj oba instrumenty zgodnie z sekcjami 1.1 i 1.2.
    UWAGA: Jeśli kalibracja została już przeprowadzona, przejdź do kroku 3.5.1.
    1. Po skalibrowaniu czujnika LAI oraz wbudowanego inklinometru, skalibruj oba urządzenia LP 110 (Urządzenie_1 i Urządzenie_2) względem siebie.
      1. W obu urządzeniach wybierz Settings w menu głównym (naciśnij klawisz Set ) i wybierz Lai Calibration (naciśnij przycisk Set ). Następnie trzymaj oba urządzenia w płaszczyźnie poziomej w pozycji pionowej i dostosuj wartość stałą (oznaczoną jako C na wyświetlaczu), wielokrotnie naciskając klawisz Set w Urządzeniu_1 (pomiary referencyjne), aby uzyskać te same wartości, które są wyświetlane na ekranie Urządzenia_2. Następnie naciśnij przycisk Menu i powróć do menu głównego (wybierz Return i przytrzymaj klawisz Set).
  6. W słoneczną pogodę zapobiegaj bezpośredniemu dostawaniu się światła słonecznego do kubka ograniczającego pole widzenia podczas wszystkich pomiarów nadkoronowych (patrz Rysunek 1).
    UWAGA: W trybie pomiaru dwuczujnikowego wykonuj pomiary nad- i podkoronowe w stałych warunkach oświetleniowych przy standardowym zachmurzeniu, przed wschodem słońca lub po zachodzie słońca (Rysunek 2), aby uniknąć uzyskania błędnych wartości irradiancji.
  7. Zamocuj Urządzenie_1 pionowo na statywie umieszczonym w otwartym terenie lub nad badaną koroną (np. na szczycie masztu klimatycznego).
    UWAGA: To urządzenie będzie stale rejestrować wartości referencyjne (tj. pomiary nadkoronowe).
    1. Najpierw wybierz Settings w menu głównym (naciśnij klawisz Set ), a następnie wybierz Auto interval (ponownie naciśnij klawisz Set ). Następnie wielokrotnie naciskaj klawisz Set , a potem przytrzymaj przycisk Menu , aby wybrać wymagany odstęp czasu dla automatycznego rejestrowania wartości referencyjnych (od 10 do 600 s).
      UWAGA: W przypadku szybkich zmian warunków oświetleniowych ustaw krótszy odstęp czasu automatycznego logowania odczytów referencyjnych, aby zwiększyć dokładność pomiarów.
    2. Naciśnij klawisz Menu , wybierz Return i przytrzymaj przycisk Set , aby powrócić do menu głównego.
    3. Następnie wielokrotnie naciskaj przycisk Menu (przytrzymując klawisz Set ), aby wybrać opcję Measurement w menu głównym. Następnie wybierz Auto Lai Ref. (naciśnij klawisz Set ), aby rozpocząć wyszukiwanie prawidłowej pozycji czujnika LAI (tj. kąta zenitalnego 0°).
      UWAGA: Na wyświetlaczu pojawi się aktualna wartość irradiancji. Wartość ta nie jest jeszcze zapisana w pamięci wewnętrznej urządzenia (w tym momencie aktywowany zostaje tryb pomiaru).
    4. Sprawdź wyświetlacz, przechyl instrument w lewo i w prawo oraz do przodu i do tyłu. Po osiągnięciu kąta zenitalnego zdefiniowanego przez osie X i Z z wartością zero lub mniejszą niż 5 (tj. obie osie X i Z poniżej wartości 5), mocno przymocuj urządzenie w wymaganej pozycji wspomnianej powyżej, a następnie naciśnij klawisz Set .
      UWAGA: Od tego kroku wartości referencyjne (tj. pomiary nadkoronowe) są automatycznie rejestrowane i zapisywane w zdefiniowanym odstępie czasu (każdemu odczytowi towarzyszy sygnał dźwiękowy). Unikaj jakichkolwiek odchyleń od ustawionej pozycji Urządzenia_1; w przeciwnym razie pomiar referencyjny zostanie przerwany. Biorąc pod uwagę, że prawidłowa pozycja musi zostać osiągnięta w bardzo wąskim zakresie (mm), ten krok może być żmudny.
  8. Następnie rozpocznij pomiar transmitancji pod koroną roślinności (pomiary podkoronowe) za pomocą Urządzenia_2.
    UWAGA: Podczas wszystkich pomiarów podkoronowych zachowaj taką samą orientację pola widzenia czujnika LAI (Urządzenie_2), jak w przypadku czujnika LAI pomiarów referencyjnych (Urządzenie_1), na przykład prostopadle do północy.
    1. Zdefiniuj pozycje dla pomiarów podkoronowych i rozpocznij pomiary wartości transmitancji światła za pomocą czujnika LAI urządzenia.
      UWAGA: Schemat pomiarów terenowych LAIe w różnych strukturach korony jest szczegółowo opisany w publikacjach Černý et al.36 oraz Fleck et al.37.
    2. W menu głównym wybierz Measurement (naciśnij klawisz Set ) i wybierz Lai. Naciśnij klawisz Set , aby aktywować tryb pomiaru transmitancji pod koroną.
      UWAGA: Na wyświetlaczu pojawi się aktualna wartość irradiancji. Wartość ta nie jest jeszcze zapisana w pamięci wewnętrznej urządzenia (w tym momencie aktywowany zostaje jedynie tryb pomiaru).
    3. Naciśnij ponownie klawisz Set , aby uzyskać wartość transmitancji pod koroną i aktywować wbudowany inklinometr oraz wskaźnik dźwiękowy służący do znalezienia prawidłowej pozycji czujnika LAI (tj. kąta zenitalnego 0°).
      UWAGA: Jednocześnie na wyświetlaczu pojawi się aktualna pozycja czujnika LAI dla obu osi X i Z.
    4. Następnie trzymaj urządzenie prostopadle do powierzchni gruntu, tak aby czujnik LAI był skierowany w stronę zenitu.
      UWAGA: Wskaźnik dźwiękowy zwiększa ton wraz ze zbliżaniem się do prawidłowego kąta zenitalnego.
    5. Sprawdź wyświetlacz, przechyl instrument w lewo i w prawo oraz do przodu i do tyłu. Wszystkie pomiary podkoronowe są automatycznie pozyskiwane i zapisywane natychmiast po tym, jak kąt zenitalny zdefiniowany przez obie osie X i Z osiągnie zero lub wartość mniejszą niż 5 (sygnał dźwiękowy ustaje).
      UWAGA: Biorąc pod uwagę, że prawidłowa pozycja musi zostać osiągnięta w bardzo wąskim zakresie (mm), ten krok może być żmudny.
  9. Kontynuuj wykonywanie kolejnych pomiarów transmitancji (tj. pomiarów podkoronowych), postępując zgodnie z krokami 3.8.3-3.8.5.
  10. Po wykonaniu pomiarów podkoronowych (Urządzenie_2), naciśnij przycisk Menu i wielokrotnie klawisz Menu , aż zostanie wybrana opcja Return , aby powrócić do menu głównego, a następnie naciśnij przycisk Set .
    UWAGA: Po zakończeniu wszystkich pomiarów referencyjnych (Urządzenie_1) postąp w ten sam sposób, co w przypadku Urządzenia_2.
  11. Dane są zapisywane w pamięci instrumentu po każdym odczycie. Przytrzymaj przycisk Menu przez co najmniej 1 s, aby bezpiecznie wyłączyć urządzenie bez usuwania danych.
  12. Podłącz instrument do komputera; pobierz i przetwórz dane. Przykład pomiaru terenowego i obliczenia LAIe opisano w sekcji 4.

4. Przykład pomiaru terenowego i obliczania LAIe

  1. Wyznacz punkty pomiarowe dla pomiarów prowadzonych pod okapem. Zaplanuj układ pomiarowy w formie transektu (lub regularnej siatki) z równoodległymi punktami pomiarowymi, aby uchwycić heterogeniczność okapu roślinności wynikającą z różnych rozmiarów przerw w listowie.
    UWAGA: Układ transektowy odpowiedni dla roślin sadzonych w rzędach o jednolitym okapie przedstawiono na Rysunku 3. Więcej szczegółów na temat układu pomiarowego znajduje się w pracach Černý et al.36 oraz Fleck et al.37.

Schemat siatki próbkowania ekologicznego pokazujący transekt I-IV i rzędy 1-10 do analizy różnorodności biologicznej.
Rysunek 3: Układ transektów do szacowania LAIe w jednorodnej pokrywie roślinnej. Transekt I-IV: numer transektu; Χ: punkt pomiarowy do odczytu pod koroną drzew. Pierwsze dziesięć pozycji jest oznakowane (1Χ-10Χ). Transektory muszą być zorientowane prostopadle do rzędów roślin. Aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.

  1. Wykonaj pomiary powyżej i poniżej korony drzew w trybie pojedynczego lub podwójnego czujnika, zgodnie z odpowiednio sekcją 2 lub sekcją 3.
  2. Po zakończeniu wszystkich pomiarów terenowych pobierz dane do komputera z urządzenia (urządzeń) LP 110 użytego w trybie pojedynczego lub podwójnego czujnika w celu oszacowania LAIe.
    UWAGA: W przypadku trybu podwójnego czujnika wykonaj poniższe kroki dla obu instrumentów (tj. Instrument_1 i Instrument_2).
    1. Podłącz instrument do komputera za pomocą dołączonego kabla.
      UWAGA: W przypadku trybu podwójnego czujnika najpierw podłącz urządzenie służące do pomiarów referencyjnych (tj. odczyty powyżej korony).
    2. Otwórz odpowiednie oprogramowanie (patrz Tabela materiałów) i naciśnij klawisz Setup na głównym pasku. Następnie wybierz i naciśnij Device ID.
      UWAGA: W lewym dolnym rogu pojawi się komunikat Device: LaiPen.
    3. Naciśnij przycisk Device, a następnie kliknij Download.
      UWAGA: Oprogramowanie umożliwia użytkownikowi wpisanie dowolnych uwag w arkuszu zatytułowanym Notes wyświetlanym w lewym dolnym rogu. Oprogramowanie automatycznie dopasowuje odczyty powyżej korony do każdego odczytu poniżej korony (transmitancji) na podstawie czasu pomiaru.
    4. Naciśnij ikonę File w menu głównym; wybierz i kliknij Export. Następnie zaznacz ALAI i naciśnij OK, aby wyeksportować dane.
      UWAGA: W wyeksportowanym pliku (txt., xls.) odczyty powyżej i poniżej korony (promieniowanie transmitowane) są oznaczone odpowiednio jako Ref. Intensity oraz transmittance.
  3. Oblicz wartość transmitancji (t) dla każdego punktu pomiarowego w transekcie (lub siatce) zgodnie z równaniem 1: t = I / Io (promieniowanie transmitowane poniżej korony podzielone przez promieniowanie padające powyżej roślinności), co daje wartości t1, t2,..., tn, gdzie n: to liczba punktów pomiarowych poniżej korony.
  4. Oblicz średnią transmitancję (T) badanej korony roślinności, na przykład w pierwszym transekcie (T1): T1 = (t1 + t2...+ tn) / n, gdzie n: to liczba punktów pomiarowych poniżej korony w pierwszym transekcie.
    UWAGA: Jeśli pomiary są wykonywane w wielu transektach, postąp w ten sam sposób ze wszystkimi transektami (T2, T3 i T4).
  5. Ponieważ natężenie promieniowania maleje wykładniczo podczas przechodzenia przez badaną koronę, oblicz LAIe zgodnie z zmodyfikowanym prawem ekstynkcji Beera-Lamberta (patrz równanie 2).
    1. Najpierw wyznacz logarytm średniej wartości transmitancji (T) badanej korony roślinności, na przykład w pierwszym transekcie (T_I): T_I = - ln T1.
      UWAGA: Jeśli pomiary są wykonywane w kilku transektach, postąp w ten sam sposób ze wszystkimi transektami (tj. T_II = - ln T2; T_III = - ln T3; T_IV = - ln T4).
      1. Oblicz średnią wartość transmitancji (T) ze wszystkich poszczególnych transektów: T = [(- ln T_I) + (- ln T_II) + (- ln T_III) + (- ln T_IV)] / 4.
    2. Następnie oblicz końcową wartość LAIe, korzystając ze współczynnika ekstynkcji określonego dla każdego gatunku rośliny zgodnie z równaniem 2.
      UWAGA: Współczynniki ekstynkcji dla głównych gatunków drzew wymieniono w Bréda9. W drzewostanach wartość LAIe musi zostać skorygowana ze względu na efekt skupienia (clumping effect) aparatu asymilacyjnego w pędach29,30,31,32,33,34, aby uzyskać rzeczywistą wartość LAI.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Struktura przestrzenna uzyskana za pomocą obu testowanych urządzeń wyraźnie różniła się we wszystkich badanych powierzchniach, tj. przerzedzonych z góry (A), przerzedzonych z dołu (B) oraz powierzchni kontrolnej bez żadnej ingerencji hodowlanej (C; szczegóły w Tabeli 2). Na poziomie drzewostanu, przy użyciu analizy ANOVA i testu Tukeya, potwierdzono podobne różnice w wartościach LAI uzyskanych z LP 110 oraz Plant Canopy Analyzer pomiędzy powierzchniami przerzedzonymi o różnej gęstości (A vs. B). W przypa...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Jakie są różnice między LP 110 jako nowo zaprezentowanym urządzeniem do szacowania LAI (lub wykonywania pomiarów intensywności PAR) a LAI-2200 PCA jako ulepszoną wersją poprzedniego standardu LAI-2000 PCA do szacowania LAI metodą pośrednią? Oprócz tego, że cena analizatora baldachimu jest około czterokrotnie wyższa w porównaniu z LP 110, można porównać liczbę parametrów wyjściowych, warunki pomiaru, podejścia metodologiczne i możliwości oszacowania LAI dla różnych zadaszeń, dokładność wyników itp.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia. Reprezentatywne wyniki wykorzystano z artykułu Černý, J., Krejza, J., Pokorný, R., Bednář, P. LaiPen LP 100 - nowe urządzenie do szacowania wskaźnika powierzchni liści ekosystemu leśnego w porównaniu z etalonem: metodologiczne studium przypadku. Czasopismo Nauk Leśnych.64 (11), 455-468 (2018). DOI: 10.17221/112/2018-JFS na podstawie uprzejmej zgody redakcji Journal of Forest Science.

Podziękowania

Autorzy są wdzięczni redakcji Journal of Forest Science za zachęcanie i upoważnianie nas do wykorzystania reprezentatywnych wyników w tym protokole z opublikowanego tam artykułu.

Badania były wspierane finansowo przez Ministerstwo Rolnictwa Republiki Czeskiej, wsparcie instytucjonalne MZE-RO0118, Narodową Agencję Badań Rolniczych (Projekt nr QK21020307) oraz programu Unii Europejskiej w zakresie badań naukowych i innowacji Horyzont 2020 (umowa o udzielenie dotacji nr 952314).

Autorzy również uprzejmie dziękują trzem anonimowym recenzentom za ich konstruktywną krytykę, która poprawiła manuskrypt. Ponadto podziękowania kierujemy do Dusana Bartosa, Aleny Hvezdovej i Tomasa Petra za pomoc w pomiarach terenowych oraz firmy Photon Systems Instruments Ltd. za współpracę i udostępnienie zdjęć urządzeń.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
AccuPARMETER Group, Inc., Pullman, WA, Stany ZjednoczoneAccuPaR LP-80https://www.metergroup.com/environment/products/accupar-lp-80-leaf-area-index/
DEMONCSIRO, Canberra, Australiaplików DEMON
LI-COR Biosciences Inc., NE, USAFV2200C Oprogramowaniehttps://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html
FluorPenPhoton System Instruments Ltd. (PSI), Republika CzeskaFluorPen 1.1.2.3 Sofwarehttps://handheld.psi.cz/products/laipen/#download
Ręczne urządzenie GPSGarmin Ltd., CzechyGarmin eTrex 32x Europe46https://www.garmin.cz/garmin-etrex-32x-europe46/80117
Ręczne urządzenie do szacowania wskaźnika powierzchni liści (LP 110)Photon System Instruments Ltd. (PSI) CzechyLaiPen LP 110https://handheld.psi.cz/products/laipen/#info
Analizator koron roślinLI-COR Biosciences Inc., NE, USALAI-2000 PCALAI-2200 PCA lub LAI-2200C jako ulepszone wersje LAI-2000 PCA mogą być używane, patrz: https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/
Oprogramowanie statystyczneSystat Software Inc., CA, USASigmaPlot 13.0https://systatsoftware.com/products/sigmaplot/sigmaplot-version-13/?gclid=Cj0KCQjwzYGGBhCTARIs
AHdMTQzgfb42vv0mWmcbVcflNO
UvrLl802Lrhkfh23Qie2mIZfw4O8kp
7p0aAsoiEALw_wcB
Oprogramowanie statystyczneStatSoft Inc., OK, USASTATISTICA 10.0Do wizualizacji LAI wykorzystano wykresy płytkowe w programie STATISTICA 10.0.
SunScanDelta-T Devices, Ltd., Cambridge, Wielka BrytaniaSS1 SunScanhttps://www.delta-t.co.uk/product/sunscan
TRAC3rd Inżynieria fal, Ontario KanadaŚledzenie promieniowania i architektury zadaszeńhttp://faculty.geog.utoronto.ca/Chen/Chen's%20homepage/res_trac.htm
StatywDowolnystatyw NA ze standardową nakrętką
Poziom wodyDowolnaAmeryka Północna
Przeglądarka

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Pomiar optycznyszacowanie LAIanalizator canopypośrednia metoda optycznabadanie struktury koronypromieniowanie aktywnie syntetyzowanefrakcja luk w koroniepomiar LAI w terenie
Pomiar terenowy efektywnego wskaźnika powierzchni liści za pomocą urządzenia optycznego w koronie roślinności
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.