Szacowanie wskaźnika powierzchni liści przy użyciu trzech różnych metod w drzewostanach czystych liściastych

Wskaźnik powierzchni liści służy jako interfejs między liśćmi a atmosferą, w którym zachodzi wiele procesów fizjologicznych, zwłaszcza pobieranie fotosyntetyczne. Głównymi zaletami tej metody do szacowania wskaźnika powierzchni liści są prosta aplikacja, krótki czas pomiaru oraz precyzja pozyskiwanych danych. Biorąc pod uwagę, że metody te były już stosowane w badaniach ekofizjologicznych w uprawach, użytkach zielonych, drzewach iglastych i drzewostanach liściastych, powinny one mieć szerokie zastosowanie w większości innych ekosystemów roślinnych.

Wszystkie opisane metody szacowania wskaźnika powierzchni liści są proste i proste w użyciu. Badacze, którzy dopiero zaczynają przygodę z metodami, nie powinni napotkać trudności z realizacją pomiarów. Wizualna demonstracja tych metod szacowania wskaźnika powierzchni liści jest niezbędna do ich zrozumienia, zaprojektowania i wdrożenia.

Procedurę zademonstruje Pavel Haninec, doktorant z Zakładu Botaniki Leśnej, Dendrologii i Geobiocenologii. W celu oszacowania wskaźnika powierzchni liści za pomocą pułapek na śmieci należy umieścić od 15 do 25 pułapek na badany drzewostan o powierzchni chwytania od 0,18 metra kwadratowego do 0,5 metra kwadratowego lub więcej na początku sezonu wegetacyjnego. Pułapki należy umieszczać w regularnych odstępach na całym badanym stanowisku w obrębie jednego lub dwóch wzajemnie prostopadłych transektów lub regularnej siatki, co najmniej 0,1 metra nad powierzchnią gruntu, aby umożliwić wdmuchiwanie powietrza pod część zbiorczą pułapek.

Mocno zamocuj każdą z pułapek nad powierzchnią ziemi i poniżej baldachimu stanowiska, aby nie było żadnych zmian w obszarze przechwytywania. W każdym punkcie czasowym pomiaru umieść zebrane śmieci z każdej z pułapek w odpowiednio oznakowanych papierowych workach do transportu do laboratorium. Po powrocie do laboratorium oddziel aparat asymilacyjny od innych składników ściółki.

Aby dokonać konkretnego oszacowania powierzchni liści, należy dokładnie wymieszać próbkę z każdej pułapki przed oddzieleniem podpróbki od co najmniej 100 do 200 liści ze wszystkich użytych pułapek. Po krótkim namoczeniu wysuszonych liści w wodzie o temperaturze od 60 do 70 stopni Celsjusza, aby zapobiec składaniu się lub zwijaniu liści, umieść liście z podpróbki w płaski, prosty sposób na tablicy skanującej, nie nakładając się na siebie. Suszyć podpróbkę przez 48 godzin w temperaturze 80 lub 105 stopni Celsjusza do uzyskania stałej masy w wentylowanym piecu z termostatem w celu homogenizacji i utrzymania temperatury wewnętrznej.

Pod koniec okresu suszenia zważyć suchą masę podpróbki na skali laboratoryjnej z minimalnym stopniem dokładności wynoszącym jeden gram i obliczyć właściwą powierzchnię liści jako świeżo rzutowaną powierzchnię liści z podpróbki przeznaczonej do oszacowania określonej powierzchni liści podzieloną przez suchą masę. Następnie należy wysuszyć w piecu pozostałą część próbki z każdej pułapki przez 48 godzin w tej samej temperaturze, która została użyta do oszacowania określonej powierzchni liści i pomnożyć suchą masę pozostałej próbki dla każdej konkretnej pułapki na śmieci przez prawidłową wartość określonej powierzchni liści, aby osiągnąć całkowity prognozowany wskaźnik powierzchni liści na pułapkę. Aby oszacować wskaźnik powierzchni liści za pomocą techniki igłowej, natychmiast po całkowitym opadnięciu liści należy użyć wystarczająco długiej, ostrej, metalowej igły o średnicy nie większej niż dwa milimetry, aby nakłuć liście pod mniej więcej podobnym kątem przez warstwę świeżo opadłych liści leżących na powierzchni ziemi w każdym z co najmniej 100 sondowanych punktów poboru próbek.

Sprawdź, czy na igle znajdują się tylko świeżo opadłe liście, w razie potrzeby usuwając częściowo rozłożone liście z poprzedniego roku. Następnie należy policzyć liczbę liści przebitych igłą z każdego ukłucia w każdym punkcie pobierania próbek, a następnie powtórzyć technikę zbierania liści metodą igły w kolejnych punktach pobierania próbek. W celu oszacowania wskaźnika powierzchni liści za pomocą urządzenia optycznego analizatora baldachimu roślin, należy zlokalizować odpowiednią otwartą polanę z identycznymi warunkami nieba jak nad obserwowaną powierzchnią, w maksymalnej odległości jednego kilometra.

Zastosuj tę samą nasadkę i orientację zarówno dla odczytów nad, jak i pod baldachimem i powoli poruszaj się z czujnikiem poniżej baldachimu w transekcie, obserwując zmienność odczytów najbardziej górnego pierścienia. Użycie tej samej nasadki widokowej dla odczytów zarówno powyżej, jak i poniżej baldachimu jest konieczne do prawidłowego oszacowania wskaźnika powierzchni liści za pomocą analizatora baldachimu roślin. Liczba i rozstaw transektów zależy od konkretnej konstrukcji baldachimu stanowiska.

Odczyty nad baldachimem należy wykonać jako pierwszy pomiar każdego transektu lub siatki stojącej na wystarczającej otwartej przestrzeni i wykonać odczyty poniżej baldachimu w jednym do trzech transektów i od pięciu do 36 punktów poboru próbek od 0,5 do dwóch metrów nad ziemią. Jeśli czujnik jest umieszczony poniżej dwóch metrów, należy użyć zaślepek widoku ograniczeń, aby wykluczyć operatora z pola widzenia i należy zastosować minimalną odległość między czujnikiem a najbliższym elementem nadziemnych części zakładu wynoszącą co najmniej czterokrotność średnicy lub szerokości elementu. Oszacuj wskaźnik powierzchni drzewiastej w okresie wypuszczania liści, zarówno przed pękaniem pąków wczesną wiosną, jak i po całkowitym opadnięciu liści późną jesienią.

Aby obliczyć wartości wskaźnika obszaru drzewiastego na podstawie surowych danych zmierzonych w terenie, użyj darmowego oprogramowania do przeglądania plików o indeksie powierzchni liści 2200 i oszacuj wskaźnik powierzchni roślin, korzystając z tej samej procedury, co przy szacowaniu wskaźnika obszaru drzewiastego. Następnie należy obliczyć rzeczywistą wartość wskaźnika powierzchni liści na poziomie drzewostanu jako różnicę między średnim wskaźnikiem powierzchni roślin a wartościami wskaźnika powierzchni drzewiastej. W tym reprezentatywnym doświadczeniu, na poletkach B, C i D, technika igłowa znacznie zaniżyła wskaźnik powierzchni liści uzyskany z pułapek na śmieci.

Z kolei na powierzchni A technika ta zawyżyła wskaźnik powierzchni liści mierzony za pomocą pułapek na śmieci na nieznacznym poziomie. Ponadto we wszystkich przypadkach stwierdzono istotne różnice między wartościami wskaźnika powierzchni liści oszacowanymi za pomocą analizatora koron roślin a techniką igłową. Wskaźnik powierzchni drzewiastej można łatwo zmierzyć za pomocą analizatora baldachimu roślin po całkowitym opadnięciu liści i przed pęknięciem pąków.

W tym reprezentatywnym doświadczeniu najszybszy rozwój wskaźnika powierzchni liści odnotowano w okresie od pęknięcia pąków w kwietniu do początku maja. Od maja do końca czerwca obserwowano kontynuację szybkiego rozwoju wskaźnika powierzchni liści liści, choć z mniejszą intensywnością w porównaniu z poprzednim okresem. Od drugiej połowy czerwca do końca lipca wartość wskaźnika powierzchni liści zmniejszała się na poletku B, a stagnacja wskaźnika powierzchni liści była bardziej widoczna w tym okresie na powierzchni A.In wszystkich badanych drzewostanów liście zaczęły opadać pod koniec września, o czym świadczy spadek krzywej wskaźnika powierzchni liści.

Najbardziej krytyczną częścią metody pułapki na śmieci jest dokładne oszacowanie określonej powierzchni liści na podstawie wystarczająco dużej podpróbki liści. W przypadku analizatora baldachimu roślin niezbędne jest wykonywanie pomiarów w standardowych warunkach zachmurzenia i bezwietrzności. Cyfrowe zdjęcia półkuliste i technologia skanowania laserowego mogą być również wykorzystywane do określenia wskaźnika powierzchni liści i przestrzennego rozmieszczenia liści w koronie drzewa.

Obecnie największym wyzwaniem w szacowaniu wskaźnika powierzchni liści jest wykorzystanie teledetekcji do określenia jakości liści.