Name: Pomiar terenowy efektywnego wskaźnika powierzchni liści za pomocą urządzenia optycznego w koronie roślinności (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-07-29T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 28 s
Description: Poznaj metodę pomiaru wskaźnika powierzchni liści LAI za pomocą urządzenia LaiPen LP 110 w koronie roślinności. To narzędzie oferuje większą czułość i automatyczny zapis danych niż standardowy analizator LAI-2200.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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.

<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>

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.

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.
<p class="jove_cont...

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.
<img alt="Czujnik wskaźnika powierzchni liści z miernikiem światła PAR; schemat przedstawia kąty pomiarowe i pozycje nasadek." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62802/62802fig01.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Rysunek 1"> 
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). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62802/62802fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
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 |<img alt="Równowaga statyczna; ΣFx=0, MA=0; schemat; konfiguracja systemu bloczków; analiza równowagi sił." src="/files/ftp_upload/62802/62802eq01.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Równanie 1">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.

<table><tbody><tr><td>AccuPAR</td><td>METER Group, Inc., Pullman, WA, Stany Zjednoczone</td><td>AccuPaR LP-80</td><td>https://www.metergroup.com/environment/products/accupar-lp-80-leaf-area-index/</td></tr> <tr><td>DEMON</td><td>CSIRO, Canberra, Australia</td> Przeglądarka <td>plików DEMON</td><td></td></tr><tr><td></td><td>LI-COR Biosciences Inc., NE, USA</td><td>FV2200C Oprogramowanie</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), Republika Czeska</td><td>FluorPen 1.1.2.3 Sofware</td><td>https://handheld.psi.cz/products/laipen/#download</td></tr><tr><td>Ręczne urządzenie GPS</td><td>Garmin Ltd., Czechy</td><td>Garmin eTrex 32x Europe46</td><td>https://www.garmin.cz/garmin-etrex-32x-europe46/80117</td></tr><tr><td>Ręczne urządzenie do szacowania wskaźnika powierzchni liści (LP 110)</td><td>Photon System Instruments Ltd. (PSI) Czechy</td><td>LaiPen LP 110</td><td>https://handheld.psi.cz/products/laipen/#info</td></tr><tr><td>Analizator koron roślin</td><td>LI-COR Biosciences Inc., NE, USA</td><td>LAI-2000 PCA</td><td>LAI-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/</td></tr> <tr><td>Oprogramowanie statystyczne</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>Oprogramowanie statystyczne</td><td>StatSoft Inc., OK, USA</td><td>STATISTICA 10.0</td><td>Do wizualizacji LAI wykorzystano wykresy płytkowe w programie STATISTICA 10.0.</td></tr><tr><td>SunScan</td><td>Delta-T Devices, Ltd., Cambridge, Wielka Brytania</td><td>SS1 SunScan</td><td>https://www.delta-t.co.uk/product/sunscan</td></tr><tr><td>TRAC</td><td>3rd Inżynieria fal, Ontario Kanada</td><td>Śledzenie promieniowania i architektury zadaszeń</td><td>http://faculty.geog.utoronto.ca/Chen/Chen's%20homepage/res_trac.htm</td></tr><tr><td>Statyw</td><td>Dowolny</td><td></td><td>statyw NA ze standardową nakrętką</td></tr><tr><td>Poziom wody</td><td>Dowolna</td><td>Ameryka Północna</td><td></td></tr></tbody></table>

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

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

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).

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...

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.

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

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

Protokół ten wprowadza niedawno opracowane urządzenie LaiPen LP 110 do szacowania wskaźnika powierzchni liści za pomocą pośredniej metody optycznej i porównuje je ze standardowym analizatorem koron roślin LAI-2200. Nowe urządzenie z łatwością wykonuje odczyty zarówno nad, jak i pod baldachimem, dzięki większemu wyczuciu czułości, wbudowanemu inklinometrowi cyfrowemu i automatycznemu rejestrowaniu odczytów we właściwej pozycji. Również sterowanie obsługą jest intuicyjne.Instrukcja jest konieczna. W celu przygotowania projektu pomiaru, operatorowi zaleca się krótkie zaplanowane badanie konstrukcji czaszy przed jej pomiarem. Zacznij od włączenia obu instrumentów, przytrzymując Set przez co najmniej jedną sekundę.Znajdź Ustawienia w menu głównym, kilkakrotnie naciskając przycisk Menu i ustaw aktualną datę i godzinę obu instrumentów, naciskając Set, Time, Set. Następnie wybierz Return i przytrzymaj Set, aby powrócić do menu głównego. Następnie ustaw oba przyrządy w jednym trybie pomiaru kąta.Wybierz Ustawienia przytrzymując Set, a następnie naciśnij Kąty, Ustaw, Pojedynczy i potwierdź Menu. Wybierz Return i przytrzymaj Set, aby powrócić do menu głównego. Po skalibrowaniu zarówno czujnik

field-measurement-effective-leaf-area-index-using-optical-device

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Opisujemy stosunkowo szybką (30 min) i realistyczną metodę jednoczesnego pomiaru przewodności hydraulicznej liścia (Kleaf) oraz przewodności szparkowej (gs) dla transpirujących liści odciętych. Metodę tę można zmodyfikować w celu pomiaru odpowiedzi Kleaf oraz gs na światło i odwodnienie.

Pomiar przewodności hydraulicznej liści oraz przewodności szparkowej i ich odpowiedzi na natężenie promieniowania oraz odwodnienie z wykorzystaniem metody strumienia ewaporacyjnego (EFM)

Demonstracja kluczowych metod do pomiarów liści o wysokiej przepustowości.  Metody te mogą być stosowane do przyspieszenia fenotypowania liści podczas badania wielu mutantów roślinnych lub w inny sposób badania przesiewowego roślin według fenotypu liści.

LeafJ: Wtyczka ImageJ do półautomatycznego pomiaru kształtu liści

Metoda została opracowana w celu określenia właściwej pojemności cieplnej i przewodności cieplnej tkanki liścia za pomocą nieinwazyjnego, bezdotykowego sondowania laserowego w bliskiej podczerwieni, które wymaga mniej niż 1 minuty na próbkę.

Szybka metoda sondowania laserowego umożliwia nieinwazyjne i bezdotykowe określanie właściwości termicznych liści

Tutaj prezentujemy szczegółowe instrukcje, jak budować i kalibrować testowe ceptometry jakości (czujniki światła, które integrują natężenie światła z wielu czujników ułożonych liniowo wzdłuż poziomego paska).

PARbars: tanie, łatwe w budowie ceptometry do ciągłego pomiaru przechwytywania światła w koronach roślin

Dokładne oszacowanie wskaźnika powierzchni liści (LAI) jest kluczowe dla wielu modeli przepływów materiałów i energii w ekosystemach roślinnych oraz między ekosystemem a atmosferyczną warstwą graniczną. W związku z tym w przedstawionym protokole znalazły się trzy metody (pułapki na śmieci, technika igłowa i PCA) wykonywania precyzyjnych pomiarów LAI.

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

Opisujemy nowe techniczne podejście do badania reakcji fotosyntezy u wyższych roślin, obejmujące jednoczesne pomiary fluorescencji chlorofilu a i reflektancji liści za pomocą PAM i radiometru spektralnego do wykrywania sygnałów z tego samego obszaru liści u Arabidopsis.

Ocena zachowań fotosyntetycznych poprzez jednoczesne pomiary współczynnika odbicia liści i analizy fluorescencji chlorofilu

Niniejszy manuskrypt opisuje niedestrukcyjne, wysokoprzepustowe podejście do autonomicznych pomiarów terenowych o wydajności kwantowej fotosystemu II, odbiciu spektralnym oraz architekturze roślin, umożliwiając wielkoskalowe fenotypowanie fotosyntezy korony w próbach polowych agronomicznych i hodowlanych.

Wysokoprzepustowe, terenowe badania wydajności fotosyntetycznej roślin uprawnych z wykorzystaniem autonomicznego robota

Lizymetria terenowa i pobieranie próbek wody porowej pozwalają badaczom ocenić los substancji chemicznych stosowanych w glebach i ustalonej roślinności. Celem tego protokołu jest zademonstrowanie, w jaki sposób zainstalować wymagane oprzyrządowanie i pobrać próbki do analizy chemicznej podczas zintegrowanych eksperymentów z lizymetrią polową i pobieraniem próbek wody porowej.

Zintegrowana lizymetria polowa i pobieranie próbek wody porowej w celu oceny mobilności chemicznej w glebach i zastanej roślinności

Ten artykuł przedstawia metodę statycznego pomiaru strumienia gazów cieplarnianych z systemów glebowych. Przy stosunkowo niewielkich inwestycjach w infrastrukturę, pomiary można uzyskać z wielu zabiegów/lokalizacji i w ramach czasowych od godzin do lat.

Pomiar strumienia gazów cieplarnianych z gleb rolniczych za pomocą komór statycznych

Potencjał erozji brzegów strumieni może być oceniany i klasyfikowany za pomocą Indeksu Ryzyka Erozji Brzegów Davida Rosgena (BEHI), jednak ten protokół ma znaczące ograniczenia. W tym miejscu przedstawiamy modyfikacje protokołu, aby rozwiązać problemy związane z ograniczeniami czasowymi, umożliwić nieprofesjonalistom przeprowadzenie dokładnych ocen i uwzględnić warunki strumieni niealuwialnych w północno-wschodnim Ohio.

Modyfikacja Protokołu Indeksu Zagrożenia Erozją Brzegów (BEHI) w celu szybkiej oceny erozji brzegów strumieni w północno-wschodnim Ohio

Poznaj metodę pomiaru wskaźnika powierzchni liści LAI za pomocą urządzenia LaiPen LP 110 w koronie roślinności. To narzędzie oferuje większą czułość i automatyczny zapis danych niż standardowy analizator LAI-2200.

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

Przeglądaj więcej filmów