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Stima dell'indice dell'area foglia utilizzando tre metodi distinti in stand deciduous puro

Published: August 29, 2019 doi: 10.3791/59757
Automatic Translation
1, 2, 2,3, 1
1Forestry and Game Management Research Institute, Research Station at Opočno, 2Department of Silviculture, Mendel University in Brno, 3Department of Forest Botany, Dendrology and Geobiocenology, Mendel University in Brno

Summary

Una stima accurata dell'indice di area foglia (LAI) è fondamentale per molti modelli di flussi di materiale ed energia all'interno degli ecosistemi vegetali e tra un ecosistema e lo strato limite atmosferico. Pertanto, tre metodi (trappole per lettiera, tecnica dell'ago e PCA) per effettuare misurazioni precise del LAI erano nel protocollo presentato.

Abstract

Stime accurate dell'indice dell'area foglia (LAI), definite come metà della superficie totale della foglia per unità di superficie orizzontale del suolo, sono cruciali per descrivere la struttura della vegetazione nei campi dell'ecologia, della silvicoltura e dell'agricoltura. Pertanto, sono state presentate le procedure di tre metodi utilizzati commercialmente (trappole per lettiera, tecnica dell'ago e un analizzatore del baldacchino vegetale) per eseguire la stima DI LAI. Sono stati confrontati approcci metodologici specifici e sono stati discussi i loro attuali vantaggi, controversie, sfide e prospettive future in questo protocollo. Le trappole per lettiera sono generalmente considerate come livello di riferimento. Sia la tecnica dell'ago che l'analizzatore del baldacchino dell'impianto (ad esempio, LAI-2000) sottovalutano frequentemente i valori LAI rispetto al riferimento. La tecnica dell'ago è facile da usare in stand decidue dove la lettiera si decompone completamente ogni anno (ad esempio, stand di quercia e faggio). Tuttavia, è necessaria la calibrazione basata su trappole per lettiera o metodi distruttivi diretti. L'analizzatore del baldacchino vegetale è un dispositivo comunemente usato per eseguire la stima LAI in ecologia, silvicoltura e agricoltura, ma è soggetto a potenziali errori dovuti al gruppo di fogliame e al contributo di elementi legnosi nel campo visivo (FOV) del sensore. È stato discusso l'eliminazione di queste potenziali fonti di errore. L'analizzatore del baldacchino dell'impianto è un dispositivo molto adatto per eseguire stime LAI ad alto livello spaziale, osservando una dinamica stagionale DEL LAI e per il monitoraggio a lungo termine del LAI.

Introduction

LAI, definita come metà della superficie fogliare totale per unità della superficie orizzontaledelsuolo 1, è una variabile chiave utilizzata in molti modelli di scambio biogeofisico e chimico focalizzati sui flussi di carbonio e acqua2,3, 4. ILI è direttamente proporzionale alla superficie attiva delle foglie dove guida la produzione primaria (fotosintesi), la traspirazione, lo scambio di energia e altri attributi fisiologici connessi con una serie di processi ecosistemici nelle piante comunità5.

Sono stati sviluppati numerosi approcci e strumenti per eseguire la stima LAI, e sono attualmente disponibili sul mercato6,7,8,9. I metodi a terra per l'esecuzione della stima LAI possono essere raggruppati in due categorie principali: (i) diretto e (ii) metodi indiretti10,11,12. Il primo gruppo comprende metodi che misurano direttamente l'area delle foglie, mentre i metodi indiretti deducono la LAI dalle misurazioni di parametri più facilmente misurabili, utilizzando la teoria del trasferimento radiativo (in termini di tempo, intensità di manodopera e tecnologia)13 ,14.

Questo protocollo riguarda l'uso pratico delle trappole per rifiuti abbandonati e la tecnica dell'ago, come metodi semi-diretti non distruttivi10; e l'analizzatore del baldacchino dell'impianto ottico come metodo indiretto6,7 per eseguire la stima LAI su un campione scelto dalla foresta decidua temperata si trova nell'Europa centrale (vedi le sue caratteristiche strutturali e dendrometriche in Appendice A e Appendice B).

Nelle foreste e nelle colture decidue, è possibile eseguire una stima laI semi-diretta non distruttiva utilizzando trappole per lettiera11 distribuite sotto lo strato di baldacchino15. Le trappole per rifiuti forniscono precisi valori LAI per le specie decidue in cui ILI raggiunge un altopiano all'interno della stagione di crescita. Tuttavia, per le specie che possono sostituire le foglie durante la stagione di crescita, come il pioppo, il metodo sovrastima LAI11. Questo metodo presuppone che il contenuto delle trappole rappresenti la quantità media di foglie che cadono durante un periodo di caduta delle foglie nello stand16, soprattutto durante i mesi autunnali. Le trappole vengono aperte scatole o reti (Figura 1) con una dimensione sufficiente predeterminata (minimo 0,18 m2, ma preferibilmente oltre 0,25 m2)10,17, lati laterali che impediscono al vento di soffiare foglie in /fuori le trappole, e con un fondo forato evitando la decomposizione delle foglie; che si trovano sotto lo strato a baldacchino dello stand studiato, tuttavia, sopra la superficie del terreno11. La distribuzione delle trappole può essere casuale18 o sistematica nei transetti19 o una griglia di spaziatura regolare20. Il numero e la distribuzione delle trappole sono un passo metodologico cruciale per eseguire una stima accurata del LAI che riflette la struttura unica dello stand, l'omogeneità spaziale, la velocità e la direzione del vento previste, in particolare nel caso di stand sparsi (o vicoli e orcontte) e la capacità di lavoro per la valutazione dei dati. La precisione della stima DI LAI aumenta con l'aumento della frequenza delle trappole all'interno degli stand studiati11,21 (vedi Figura 2).

La frequenza raccomandata di raccolta dei campioni della caduta dei rifiuti da ogni trappola è di almeno10 mesi e anche due volte a settimana in periodi di forte caduta, che possono coincidere con forti precipitazioni. È necessario prevenire la decomposizione della lettiera nelle trappole e la lisciviazione dei nutrienti dal materiale durante gli episodi di pioggia in caso di analisi chimica. Dopo aver raccolto le foglie in un campo, viene utilizzato un sottocampione misto per stimare l'area foglia specifica (SLA, cm2 g-1)22, definita come l'area fresca proiettata delle foglie al suo rapporto di peso di massa secca. Il resto della lettiera raccolta viene essiccato ad un peso costante e utilizzato per calcolare la massa secca della lettiera come g cm-2 in laboratorio. La massa secca foglia in ogni data di raccolta viene convertita nell'area foglia moltiplicando la biomassa raccolta da SLA o massa secca foglia per area (LMA, g cm-2) come parametro inverso per SLA23,24. Una nuova area proiettata di foglie particolari può essere determinata utilizzando un approccio planimetrico. Il metodo planimetrico si basa sulla dipendenza tra l'area di una foglia specifica e l'area coperta dalla foglia nella superficie orizzontale. La foglia è fissata orizzontalmente allo schermo di scansione e la sua media viene misurata utilizzando un misuratore dell'area foglia. Quindi, viene calcolata l'area. Molti contatori di superficie foglia basati su diversi principi di misurazione sono disponibili sul mercato. Alcuni di essi includono, ad esempio, il misuratore di foglie portatili LI-3000C, che utilizza il metodo di proiezione ortogonale, e il misuratore di area LI-3100C, che misura la media delle foglie utilizzando una fonte di luce fluorescente e una telecamera di scansione semi-condotta. Il dispositivo successivo, il misuratore di foglie laser portatile CI-202, codifica una lunghezza foglia utilizzando un lettore di codice. Oltre a loro, gli AM350 e BSLM101 Portable Leaf Area Meters sono anche comunemente utilizzati per eseguire una stima accurata dell'area foglia.

Inoltre, esistono contatori di area foglia basati su sistemi che analizzano il video. Questi misuratori dell'area foglia sono costituiti da una videocamera, un frame di digitalizzazione, uno schermo e un PC, incluso un software adatto per effettuare l'analisi dei dati come WD3 WinDIAS Leaf Image Analysis System11. Attualmente, gli scanner convenzionali collegati a un PC possono essere utilizzati per una superficie fogliare di stima. Successivamente, l'area foglia viene calcolata come un multiplo del numero di pixel neri e la sua dimensione dipende dalla risoluzione selezionata (punti per pollice – dpi), o l'area foglia viene misurata attraverso un software specifico, ad esempio WinFOLIA. Infine, la massa secca totale delle foglie raccolte all'interno di una superficie terrestre nota viene convertita nel LAI moltiplicando per SLA e un coefficiente di restringimento25 che riflette i cambiamenti nella zona delle foglie fresche e secche. Il restringimento dipende dalle specie arboree, dal contenuto d'acqua e dalla morbidezza delle foglie. Il restringimento delle foglie in lunghezza e larghezza (ciò che influenzano l'area proiettata) è di solito fino al 10%26, per esempio, varia dal 2,6 al 6,8% per la quercia27. Per determinare il contributo di ciascuna specie al LAI totale 28 è necessario ordinare le foglie per specie per pesare e stabilire il rapporto specifico dell'area foglia per determinare il contributo di ciascuna specie al LAI totale28.

La determinazione LAI con la tecnica dell'ago è un metodo economico derivato dal metodo quadrante a punta inclinata29,30,31,32. Negli stand decidue, è un'alternativa per eseguire la stima LAI senza utilizzare trappole10 sulla base del presupposto che il numero totale di foglie e la loro area in un albero sono uguali a quello che viene raccolto sulla superficie del suolo dopo una foglia-caduta completa20 . Un ago sottile e affilato viene trafitto verticalmente nella lettiera sdraiata a terra subito dopo la caduta della foglia10. Dopo la caduta foglia completa, le foglie vengono raccolte da terra su un ago di una sonda verticale, sono correlate al numero di contatto e sono uguali al valore REALE di LAI. Per quantificare un numero medio di contatto e per ottenere correttamente il valore LAI è necessario un campionamento intensivo (100-300 punti di campionamento per supporto studiato per sonda di campo) per quantificare un numero medio di contatto e per ottenere correttamente il valore LAI10,20,33.

Leanalizzatore di baldacchino vegetale(ad esempio, LAI-2000 o LAI-2200 PCA) è uno strumento portatile comunemente usato per eseguire una stima LAI indiretta effettuando una misurazione della trasmissione della luce in tutto il baldacchino7all'interno della parte blu filtrato dello spettro luminoso (320-490 nm)34,35per minimizzare il contributo della luce che è passata attraverso le foglie, è stata dispersa dal baldacchino e sta attraversando il fogliame7,34. Nella parte blu dello spettro luminoso, si ottiene il massimo contrasto tra la foglia e il cielo, e il fogliame appare nero contro il cielo34. Pertanto, si basa sull'analisi della frazione di gap del baldacchino7. Lo strumento è stato ampiamente utilizzato per effettuare studi ecofisiologici in comunità vegetali come le colture36Praterie37, stand di conifere8, e stand decidui38. L'analizzatore del baldacchino della pianta utilizza un sensore ottico fisheye con un FOV di 14835per proiettare un'immagine emisferica del baldacchino sui rilevatori di silicio per disporli in cinque anelli concentrici39con angoli zenit centrali di 7, 23, 38, 53 e 689,40,41. Cinque tappi di visualizzazione (ad es.,per limitare la vista azimuth del sensore ottico, è possibile utilizzare una vista azimuth27per evitare l'ombreggiatura da ostacoli in un'area aperta (per la lettura sopra indicata) o l'operatore nel FOV del sensore durante la stima LAI può regolare il sensore FOV ad un'area aperta per letture sopra-baldacchino. Le misurazioni utilizzando l'analizzatore del baldacchino dell'impianto vengono effettuate sopra (o in un'area aperta sufficientemente estesa) e al di sotto del baldacchino studiato7. Lo stesso limite di visualizzazione deve essere utilizzato sia per le letture sopra che per inferiori per evitare distorsioni della stima della frazione di divario34. Il LAI-2000 PCA produce un efficace indice di area foglia (LAIe) come introdotto da Chen et al.42, o meglio un indice di area vegetale efficace (PAIe) come elementi legnosi sono inclusi nel valore di lettura del sensore. Negli stand decidue con foglie piatte, il LAIe è lo stesso del LAI emi-superficie. Nel caso di stand foresta sempreverde, il LAIe è necessario correggere per l'effetto agglomerazione a livello di tiro (SPAR, STAR)43, l'indice agglomerato su scale più grandi del tiroE (in questo modo)44, e il contributo di elementi legnosi, compresi steli e rami (ad es.,rapporto tra legno e superficie totale),45che causano una sottovalutazione sistematica del LAI20. L'indice di agglomerazione su una scala spaziale più elevata rispetto al tiro o alla foglia potrebbe essere quantificato come un indice apparente di agglomerazione (ACF), che può essere stimato utilizzando l'analizzatore del baldacchino dell'impianto quando vengono utilizzati tappi di visualizzazione più restrittivi27. Come questi autori affermano che questo ACF è dedotto da un rapporto di valori LAI calcolati dalla trasmissione con diverse procedure per tettoie omogenee e non omogenee secondo Lang46, presumiamo che questo indice di agglomerazione descriva piuttosto omogeneità a baldacchino. Oltre al calcolo ACF, i nuovi tappi diffusori che consentono un'applicazione più estesa di LAI-2200 PCA per quanto riguarda le condizioni atmosferiche, un menu utente al posto dei codici Fct e la possibilità di prendere molte più misure per sessione di file sono tra i principali aggiornamenti tecnologici rispetto all'ex PCA LAI-200034,47. Le misurazioni e i successivi calcoli interni del software si basano su quattro presupposti: (1) gli elementi dell'impianto di blocco della luce, tra cui foglie, rami e steli, sono distribuiti casualmente nel baldacchino, (2) il fogliame è un corpo otticamente nero che assorbe tutte le luce che riceve, (3) tutti gli elementi vegetali sono la stessa proiezione alla superficie orizzontale del terreno come una semplice forma geometrica convessa, (4) elementi vegetali sono piccoli rispetto all'area coperta da ogni anello11.

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Protocol

1. LAI stima l'uso di trappole per rifiuti abbandonati

  1. In primo luogo, eseguire un'indagine sul campo, studiando le condizioni del sito e la struttura degli stand studiati (ad esempio, inclinazione ed esposizione del tipo di pendenza, foresta o vegetazione, foresta o vegetazione densità, omogeneità della chiusura del baldacchino, corona dimensioni e l'altezza della base della corona).
  2. Selezionare un tipo di trappola per lettiera adatta per il posizionamento al di sotto del baldacchino scegliendo la dimensione della rete in base alle dimensioni dell'apparato di assimilazione degli stand studiati (cioè, la dimensione della maglia deve essere inferiore alle dimensioni dell'assimilazione catturata apparato), poi numerare e distribuire le trappole all'interno degli stand studiati, e successivamente etichettarli.
    1. Tipicamente, utilizzare una serie di trappole che vanno da 15 a 25 per stand studiato25,48 con un'area di cattura che vanno da 0,18 m2 fino a 0,5 m2 o più, soprattutto per le specie di alberi con grandi foglie come pioppo10 ,17,48.
    2. Posizionare le trappole a spaziatura regolare in tutto il supporto studiato all'interno di uno o due transetti reciprocamente perpendicolari o di una griglia regolare (Figura 2). La progettazione, la procedura e l'analisi corretta del campionamento sono descritte anche da Ukonmaanaho et al.17 o Fleck et al.21.
      1. Determinare la distanza tra le trappole sulle dimensioni della corona, chiusura del baldacchino e consistenza del supporto.
      2. Aumentare il numero di trappole per lettiera sia con l'aumento dell'area del supporto che con l'eterogeneità nella texture.

Figure 2
Figura 1: Diversi tipi di trappole per lettiera e la loro posizione all'interno dello stand.
Da sinistra: legnoso, plastica, scatole di plastica e costruzione in metallo. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

  1. Installare le trappole all'inizio della stagione di crescita (presto dopo lo sciacquone delle foglie perché può verificarsi una caduta di foglie a causa di danni da insetti o eventi meteorologici estremamente secchi nel periodo estivo).
    1. Fissare saldamente ciascuna delle trappole sopra la superficie del terreno e sotto il baldacchino del cavalletto in modo che non ci siano cambiamenti dell'area di cattura. Mantenere ciascuna delle trappole in posizione orizzontale e stabile area di cattura normalizzata. Esempi di diversi tipi di trappole sono presentati in Figura 1 o, per esempio, in Ukonmaanaho et al.17.

Figure 1
Figura 2: Il modello schematico regolare della distribuzione delle trappole per lettiera nella foresta è con omogeneità netta.
L'omogeneità diminuisce da sinistra. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

  1. Posizionare le trappole sopra la superficie del terreno (minimo 0,1 m) per consentire all'aria di soffiare sotto la parte di raccolta delle trappole. Comunemente, l'altezza delle trappole è di 1 m sopra la superficie del suolo25,38,49.
  2. Scegli il passo temporale per la raccolta dei rifiuti per quanto riguarda il tipico corso del tempo nel sito studiato e l'intensità della caduta dei rifiuti. La fase temporale standard varia da 1 a 4 settimane (una fase di tempo più breve dovrebbe essere utilizzata durante il tempo piovoso per evitare la decomposizione della lettiera e durante le cadute intensive delle foglie).
    1. Durante ciascuna delle misurazioni, controllare la forza dei telai trappola, la compattezza delle reti o delle scatole e il livellamento dell'intera trappola (cioè, la posizione orizzontale della trappola).
  3. Collocare la lettiera raccolta da ciascuna delle trappole in sacchetti di carta precedentemente etichettati.
    1. Trasportare tutti i campioni preferibilmente in scatole fredde, o, se necessario, temporaneamente conservati a 4 gradi centigradi, ma non congelati17 a causa di danni ai tessuti foglia.
  4. Dopo aver trasportato i campioni in laboratorio, separare l'apparato di assimilazione dagli altri componenti della lettiera (fili, semi, corteccia, fiori; secondo le specie arboree, se necessario).
  5. Immediatamente dopo l'ordinamento, analizzare una parte di un campione misto (mescolato) di ogni trappola per lettiera per eseguire la stima SLA (cioè, il rapporto tra l'area proiettata delle foglie e il suo peso di massa secca).
    1. Dato che diverse specie di alberi e anche tipi di fogliame (soleggiato e ombreggiato) con differenze di proprietà si verificano all'interno del profilo verticale della corona, mescolare accuratamente il campione da ogni trappola prima di selezionare le foglie per eseguire la stima SLA (LMA)11 . Poiché c'è una differenza tra l'area proiettata a foglia fresca e secca a causa del restringimento, stimare un coefficiente di correzione del restringimento dal sottocampione di foglie fresche (verdi)26.
      1. Raccogliere le foglie proporzionalmente (simile a come nel sottocampione misto dalla trappola) da tutte le specie arboree situate nello stand.
    2. Separare il sottocampione contando almeno 100-200 foglie da tutte le trappole usate21,27 per eseguire la stima SLA.
      1. Posizionare le foglie in modo piatto e dritto sia sulla scheda di scansione o sul misuratore dell'area foglia, ed è necessario evitare sovrapposte alle foglie.
      2. Poiché le foglie di lettiera essiccate possono piegarsi o arricciarsi, immergerle in acqua calda (60-70 gradi centigradi) per un breve periodo17,21. Questo è stato trovato per appiattire le foglie sufficientemente per prendere le misure, ma soprattutto dopo un lungo periodo di ammollo, perdono peso.
      3. Se lo scanner o il misuratore dell'area foglia non consente l'illuminazione superiore (per evitare riflessi e ombreggiature), utilizzare una distribuzione adeguata delle foglie su una scheda di scansione o su un nastro trasportatore di misuratore dell'area foglia (cioè le foglie sono posizionate perpendicolarmente al faro le ombre non si formano durante il movimento del faro della scansione perché è difficile rimuovere le ombre durante la successiva elaborazione dei dati.
      4. Se si utilizza uno scanner collegato a un PC, utilizzare una risoluzione delle immagini in bianco e nero di 200 dpi almeno in base alla precisione sufficiente dell'area.
        1. Per evitare la riflettanza, visibile come pixel chiari all'interno delle foglie, quando si utilizza uno scanner ordinario, regolare la luminosità della scansione per raggiungere una soglia appropriata (Figura 3). Il software (ad esempio, WinFOLIA) stima l'area foglia contando i pixel scuri nella scansione e li converte utilizzando la risoluzione dpi nota.
    3. Asciugare questo sottocampione designato per la stima SLA per 48 ore a 80 o 105 gradi centigradi per raggiungere un peso costante. Utilizzare un forno ventilato con un termostato per omogeneizzare e mantenere la temperatura interna (ad esempio, IncuMax CV150).
      NOTA: Il contenuto di acqua nelle foglie rimane come acqua fissa nelle celle quando l'essiccazione del forno si verifica a temperature più basse. Quando si essiccazione a 105 gradi centigradi, non rimane acqua nel campione dell'impianto17.
    4. Pesare la massa secca di questo sottocampione utilizzando scale di laboratorio con un alto grado di precisione di 1 g al minimo.
      1. Controllare il livellamento delle scale di laboratorio ed evitare effetti esterni (ad esempio, il colpo di forte vento in laboratorio durante la pesatura).
    5. Calcolare il valore del contratti di servizio come area fresca proiettata delle foglie del sottocampione designato per la stima del servizio di distribuzione del servizio di vendita, divisa per il peso di massa secca.

Figure 3
Figura 3: La scansione di un campione di foglia con un esempio di scansione di qualità corretta (sul lato sinistro) e una scansione errata (lato destro)
quando la luminosità deve essere regolata per eliminare la riflettanza visibile come pixel bianchi all'interno dei corpi foglia e/o in cui lo sporco superficiale (a) e qualsiasi effetto bordo (b) devono essere eliminati prima di eseguire un'analisi dell'area.

  1. Asciugare il forno il resto del campione (cioè, foglie raccolte) per ogni trappola per 48 ore alla stessa temperatura utilizzata per la stima SLA, vale a dire, a 80 o 105 gradi centigradi per raggiungere un peso costante.
  2. Moltiplicare il peso di massa secca del resto del campione per ogni particolare trappola per lettiera per il valore SLA corretto per raggiungere l'area totale della foglia proiettata per trappola.
  3. Ripetere i passi da 1,5 a 1,9 per ciascuno degli stand studiati e per ogni data di raccolta dei rifiuti.
  4. Calcolare il LAI come rapporto tra l'area foglia totale cumulativa stimata utilizzando trappole per lettiera e l'area di cattura delle trappole per lettiera.

2. Tecnica dell'ago per prendere le misurazioni LAI

  1. Inizialmente, eseguire un'indagine sul campo, studiare le condizioni del sito e la struttura degli stand studiati (ad esempio, inclinazione ed esposizione del tipo di pendenza, foresta o vegetazione, densità forestale o vessita, omogeneità della chiusura del baldacchino, corona e l'altezza della base della corona).
  2. Subito dopo una caduta completa della foglia, preparare tutte le attrezzature necessarie, compreso un ago metallico sufficientemente lungo e affilato con un diametro il più piccolo possibile (massimo 2,0 mm di diametro).
  3. Selezionare un numero adeguato di punti di campionamento distribuiti casualmente (almeno 100)10,20,38 in base alla struttura del baldacchino di ogni supporto studiato.
    NOTA: In generale, maggiore è il numero di punti di campionamento, maggiore è l'accuratezza della stima LAI nello stand studiato (il numero di punti di campionamento dovrebbe aumentare in relazione alle dimensioni del grafico studiato e alla struttura del baldacchino).
  4. Utilizzando l'ago metallico, forare le foglie ad un angolo più o meno simile attraverso lo strato di foglie appena cadute che si trovano sulla superficie del terreno in ciascuno dei punti di campionamento sondati.
    1. Utilizzare qualsiasi angolo di pugnalata dal momento che queste foglie cadute non hanno relazioni con la loro posizione precedente all'interno del baldacchino.
  5. Controllare per assicurarsi che solo le foglie appena cadute siano presenti sull'ago. Nel caso della presenza di foglie parzialmente decomposte rispetto all'anno precedente, rimuoverle dall'ago.
  6. Contare il numero di foglie trafitte dall'ago con ogni pugnalata ad ogni punto di campionamento.
  7. Ripetere i passaggi da 2.4 a 2.6 per tutti i punti di campionamento sondati.
  8. Contare il totale di tutte le foglie forate dall'ago all'interno dell'intero supporto (cioè, per almeno 100 punti di campionamento).
  9. Dividere questa somma per il numero di saccature (cioè, contando la media aritmetica). La media aritmetica risultante è uguale al valore LAI effettivo a livello di stand. Nota: Il numero medio di tutte le foglie fresche raccolte sull'ago corrisponde al vero valore LAI del supporto forestale studiato.

3. Dispositivo ottico analizzatore di baldacchino impianto per l'esecuzione di stima LAI

  1. All'inizio, eseguire un'indagine sul campo, comprendendo lo studio delle condizioni del sito e la struttura degli stand studiati (adesempio, inclinazione ed esposizione del tipo pendio, foresta o vegetazione, densità forestale o vessicata, omogeneità del chiusura del baldacchino, la dimensione della corona e l'altezza della base della corona).
  2. Trovare un'area aperta adatta (clearing) con condizioni del cielo identiche a quella sopra la trama osservata, situata ad una distanza massima di 1 km di distanza21, necessaria per le letture del sensore sopra la pista.
    1. Poiché l'analizzatore del tetto vegetale consente all'utente di utilizzare un FOV diverso sia in azimuth (da tappi di visualizzazione di restrizione) che in zenit (attraverso l'elaborazione software mediante mascheraad anello), applicare lo stesso tappo (e il suo orientamento) sia per sopra che sotto-canopy Letture.
    2. Derivare le dimensioni dell'area aperta e l'utilizzo del limite di visualizzazione appropriato dall'ambito del FOV. Il FOV noto del sensore dalla verticale nell'orientamento zenit e la stima dell'altezza degli ostacoli più vicini (alberi, terreni, edifici) forniscono la soluzione più adatta, dove la dimensione sufficiente dell'area aperta può essere calcolata in base a equazione 1:
      Y ( ) , H , TG , (1),
      Dove Y è la distanza richiesta dalla barriera più vicina; H indica l'altezza dell'ostacolo; : indica il FOV in una direzione da verticale (Figura 4). Invece dell'area aperta, una torre più alta del supporto in fase di studio può essere utilizzata per prendere letture sopra il baldacchino21.
      1. Prendere in considerazione la pendenza e l'eterogeneità del terreno nel calcolo delle dimensioni dell'area aperta.

Figure 4
Figura 4: Rappresentazione schematica del sensore - FOV (una zona grigia).
è il FOV del sensore; H indica l'altezza dell'ostacolo più vicino; Y indica la distanza orizzontale tra l'operatore e l'ostacolo63.

  1. Sulla base dei parametri strutturali del supporto (omogeneità del baldacchino), determinare un numero di punto di campionamento adatto, la posizione dei punti di campionamento equidistanti situati in transetto, o una griglia per l'assunzione di letture sotto il baldacchino nello stand studiato9.
    1. Deduci la distanza appropriata dalla variabilità delle letture sotto il baldacchino nel campo.
      1. Muoversi lentamente con il sensore sotto il baldacchino in transetto e osservare la variabilità delle letture dell'anello superiore più. Una leggera variabilità interrotta da valori più alti è un risultato comune. La metà della distanza tra questi valori massimi di variabilità dovrebbe essere considerata appropriata.
    2. Se viene eseguita un'osservazione della dinamica stagionale DEL LAI, utilizzare la fissazione permanente di transetti o punti di campionamento all'interno dello stand studiato (ad esempio, da pali di legno o bastoncini di metallo geologico).
      NOTA: il numero e la spaziatura dei transetti dipendono dalla particolare struttura a baldacchino del supporto (Figura 5).
    3. Negli stand omogenei, un numero sufficiente di transetti varia da 1 a 3. In caso di elevata eterogeneità, applicare una griglia regolare di punti di campionamento. Scegliere l'orientamento dei transetti per quanto riguarda la pendenza e la distribuzione degli alberi nel supporto, soprattutto in caso di spaziatura delle righe. La spaziatura tra particolari punti di campionamento viene determinata in relazione all'eterogeneità del supporto, alle dimensioni della corona, all'altezza della base della corona e al FOV del sensore (Figura 6). Negli stand omogenei, il numero di punti di campionamento varia comunemente tra 5 e 36 46,50. Particolari disegni di campionamento sono descritti anche da Baret et al.51; Majasalmi et al.52; Woodgate et al.50; Fleck et al.21; Calders et al.53.
      1. Con un terreno inclinato, orientare la vista del sensore lungo le curve di livello.

Figure 5
Figura 5: Layout delle misure in stand decidue puri.
(A), (B) Layout del posizionamento ottimale di particolari transetti in una piantagione pura stabilita dalla piantagione di linea (cioè, spaziatura rettangolare). (C) La disposizione del posizionamento ottimale di particolari transetti in una piantagione pura stabilita dalla piantagione di linea a spaziatura triangolare. (D) Il layout del posizionamento ottimale di particolari transetti in una piantagione pura stabilita dalla piantagione di linea con due parti nettamente diverse. (E) Il layout del posizionamento ottimale di particolari transetti in un supporto con quattro parti marcatamente distinte del supporto. (F) La disposizione del posizionamento ottimale di particolari transetti in una piantagione pura stabilita dalla piantagione di linea con due parti diverse. (G) La disposizione del posizionamento ottimale di particolari transetti in una piantagione pura stabilita da piantagioni di linea con tre parti marcatamente distinte che rappresentano il 50%, il 25% e il 25% dell'intera area dello stand. (H) Il layout del posizionamento dei transetti negli stand stabilito dalla rigenerazione naturale, dove circa 12 punti di misurazione per transect sono sufficienti dal punto di vista della precisione. I transetti grigi potrebbero essere omessi alternativamente dalla misurazione.

Figure 6
Figura 6: Rappresentazione schematica di una scelta di spaziatura tra i punti di misurazione all'interno dei transetti per quanto riguarda FOV, densità del supporto e altezza della base della corona.
a: distanza di spaziatura adatta nel caso dell'altezza e della vista del sensore visualizzati schematicamente, e l'altezza della base della corona, c: distanza di spaziatura inadatta come alcune parti del baldacchino (d – in bianco) non sono visibili dal sensore. Pertanto, la spaziatura deve essere corretta (da b, vale a dire, a , c – b), c: anche corretto, distanza di spaziatura adatta a causa dell'angolo di visualizzazione sensore ingrandito corretto (linea tratteggiata fine).

  1. Sebbene siano presentate alcune possibilità e correzioni della stima laI in condizioni di sole47,54, conducono tutte le misurazioni sotto un cielo luminoso diffuso (standard coperto) e condizioni senza vento55, 56 (vedere La figura 7). Nonostante il fatto che l'analizzatore del baldacchino dell'impianto consenta la correzione della dispersione della luce per le misurazioni in condizioni soleggiate21, il produttore del sensore raccomanda di utilizzarlo in condizioni standard coperto34.
    1. Utilizzare l'analizzatore del baldacchino vegetale fuori dalla luce solare diretta, come fogliame illuminato dal sole potrebbe apparire come pixel luminosi sull'immagine e classificare impropriamente come il cielo (l'effetto penombra). Idealmente, prendere le misure in condizioni interamente coperto (con copertura nuvolosa uniforme), quando la luce diffusa è uniformemente sparsi in tutto il cielo.
    2. La riflettanza è ovviamente più alta sotto la luce solare rispetto alle condizioni del cielo diffuso. In alternativa, prendere le misure prima dell'alba o dopo il tramonto, quando il sole è nascosto sotto l'orizzonte, e la vegetazione non è retroilluminata dal sole (tenere a mente che durante questi momenti della giornata, l'ambiente luminoso cambia rapidamente). Tuttavia, tenere presente che, a causa della sensibilità del sensore, i valori di lettura devono essere superiori a ca. 3 in un'area aperta.
    3. Evitare la pioggia perché le gocce di pioggia sul sensore influenzano la precisione delle misurazioni. Un baldacchino bagnato riflette più luce, il che può portare a una sottovalutazione LAI.
    4. Prevenire il vento forte perché gli elementi delle piante in movimento potrebbero influenzare le letture sotto il baldacchino, e quindi potrebbero causare risultati errati.
    5. Evitare le condizioni di nebbia all'interno del baldacchino pure.

Figure 7
Figura 7: Condizioni meteorologiche ottimali per l'esecuzione della stima LAI utilizzando un analizzatore di baldacchino dell'impianto. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

  1. Se non è necessaria un'osservazione di un corso stagionale del LAI, prendere tutte le misurazioni da giugno a metà settembre perché il LAI della maggior parte delle specie arboree raggiunge il suo valore massimo e rimane (tranne durante le estati secche). Pertanto, questo periodo è il più adatto per fare un confronto LAI durante la stagione di crescita38,57,58,59.
    NOTA: Questo periodo deve essere più breve o modificato in condizioni di siccità di caduta delle foglie o senescenza.
  2. Stimare l'indice dell'area boschiva (WAI, figura 10) durante il periodo di svolta (vale a dire, sia prima della rottura delle gemme all'inizio della primavera che dopo l'autunno completo delle foglie alla fine dell'autunno).
    NOTA: Dato che l'analizzatore di caserve vegetali ha una sola banda visibile (320-490 nm)34,35 e non è in grado di distinguere i componenti foglia e legnoso, i risultati ottenuti durante una stagione di crescita rappresentano un indice di area vegetale (PAI) che è la somma di il LAI e WAI (PAI - LAI - WAI)60. Pertanto, sottrarre il valore medio di entrambe le misurazioni WAI effettuate in un periodo di assenza da ciascuna delle misurazioni PAI stimate nel periodo foglia per ottenere i valori LAI corretti (LAI - PAI – WAI)20,38.
    1. Eseguire le letture del baldacchino di cui sopra come prima misura di ogni supporto transect o griglia in un'area aperta sufficiente (vedere il passaggio 3.2).
      NOTA: È possibile effettuare misurazioni in doppia modalità perché il LAI-2000 PCA (o le sue versioni migliorate LAI-2200 PCA e LAI-2200C) consentono di effettuare stime simultanee con due sensori insieme (cioèuno per sotto e uno per le letture superiori). In questo caso, i sensori devono essere calibrati in conformità con il manuale di istruzioni (LI-COR 2011). In breve, si consiglia all'utente di collegare entrambi i sensori a un'unità di controllo per unificare le letture e il tempo, posizionando il sensore per letture sopra il baldacchino nella parte superiore di un treppiede in un'area aperta, livellandolo e utilizzando lo stesso limite di visualizzazione di restrizione. L'orientamento della vista del sensore deve essere lo stesso nella direzione dell'azimuth utilizzato per l'assunzione di letture sotto il baldacchino.
    2. Eseguire le letture sotto il baldacchino nel progetto di misurazione spaziale descritto in dettaglio nella 3.3. Il sensore è di solito tenuto da 0,5 a 2,0 m dal suolo21,38, cioè, sopra la vegetazione sottoterra, sotto il baldacchino e con il livello di bolla sensore visibile.
      1. Un livello di bolla è un componente del sensore. Utilizzare i limiti di visualizzazione delle restrizioni se il sensore è tenuto al di sotto di 2,0 m per escludere l'operatore dal FOV. Utilizzare il limite di visualizzazione identico per le letture inferiori e superiori.
      2. Utilizzare una distanza minima tra il sensore e l'elemento più vicino delle parti fuori terra dell'impianto (gambi, rami) di almeno quattro volte il diametro o la larghezza del componente.
    3. Calcolare i valori WAI dal campo misurato dati grezzi utilizzando il freeware LAI-2200 File Viewer (FV2200), disponibile presso https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html.
      1. Limitare il FOV del sensore in direzione zenit ai tre anelli superiori (cioè, 0-43) per escludere un effetto bordo e grandi dimensioni spazio20,61,62.
      2. Elaborare i dati utilizzando gli algoritmi standard per LAI-2000 PCA e impostare i parametri per effettuare valutazioni utilizzando FV2200 secondo il manuale utente34.
    4. Determinare il valore WAI annuale come media aritmetica di entrambe le misurazioni eseguite prima dell'inizio della stagione di crescita (ad esempio, prima della rottura delle gemme) e dopo la caduta completa delle foglie (Figura 10).
  3. Stimare PAI utilizzando la stessa procedura utilizzata per effettuare la stima WAI (dal passaggio 3.6.1-3.6.3.)
  4. Calcolare il valore LAI effettivo a livello di stand come differenza tra i valori NET e WAI medi (LAI - PAI – WAI)20,38.

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Representative Results

I valori medi di LAI al livello stand di tutti gli stand studiati nella stagione di crescita 2013 sono presentati nella Figura 8. Su tutti i grafici ad eccezione di A, i valori più alti sono stati misurati da trappole per lettiera, che fungono da livello di riferimento. Al contrario, il valore LAI medio più alto è stato stimato attraverso la tecnica dell'ago sulla trama A. Tutte le differenze tra i valori LAI stimati utilizzando trappole per rifiuti abbandonati e un analizzatore di baldacchino vegetale non erano significative (p > 0,05; Figura 8, a sinistra). Sulle trame B, C e D, la tecnica dell'ago ha sottovalutato significativamente il LAI ottenuto dalle trappole per lettiera. Al contrario, sulla trama A, questa tecnica ha sopravvalutato il LAI misurato utilizzando le trappole per lettiera, tuttavia, a un livello non significativo (p - 0,01; Figura 8, al centro). Differenze significative tra i valori LAI stimati dall'analizzatore del baldacchino della pianta e la tecnica dell'ago sono state trovate in tutti i casi (Figura 8, a destra).

Figure 8
Figura 8: Confronto delle differenze statisticamente significative tra i valori di LAI medi stimati utilizzando trappole per lettiera, la tecnica dell'ago e gli approcci LAI-2000 PCA.
A-C: trame di faggio europeo, D: grafico in acero sicomista, p < 0,05 (z), p < 0,001 (z), p I baffi mostrano le deviazioni standard. Questa cifra è stata modificata con il permesso38. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Le deviazioni di sotto o sovrastima del LAI ottenute dall'analizzatore del baldacchino dell'impianto e dalla tecnica dell'ago, entrambe rispetto ai valori LAI ottenuti dalle trappole per lettiera ritenute come il livello di riferimento sono riportate nella Figura 9. Le sottovalutazioni dei valori LAI misurati utilizzando trappole per lettiera e l'analizzatore del baldacchino delle piante sulle appezzamenti A, B, C e D erano rispettivamente del 15,3%, 11,0%, 18,9% e 5,8%. La deviazione media dei valori LAI sui grafici di faggio e su tutti i grafici studiati insieme è stata rispettivamente del 15,1% e del 12,7%. Sui terreni B, C e D, la tecnica dell'ago ha sottovalutato LAI ottenuto dalle trappole per lettiera rispettivamente del 41,0%, 38,0% e 40,0%. Al contrario, sulla trama A, è stata riscontrata una sopraelevazione del 13,0% tra i valori LAI ottenuti dalla tecnica dell'ago e le trappole per lettiera. Le deviazioni mediche dei valori di LAI sul faggio e su tutti i terreni studiati indipendentemente dalla composizione delle specie arboree erano rispettivamente del 39,7% e del 26,5%.

Figure 9
Figura 9: Deviazione media dei valori LAI stimati utilizzando la tecnica dell'ago e un LAI-2000 PCA dai valori LAI ottenuti da trappole per lettiera ritenute di riferimento.
A-C: appezzamenti di faggio europei, D: acero sicomoro, TUTTI – deviazione media di tutti i terreni indipendentemente dalle specie arboree. I baffi mostrano le deviazioni standard. Questa cifra è stata modificata con il permesso38. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Dopo la caduta completa delle foglie e prima della rottura del germoglio (cioè, nel mese di aprile), il WAI può essere facilmente misurato utilizzando un analizzatore di baldacchino vegetale. I valori stagionali medi stagionali del WAI per i grafici A, B, C e D hanno raggiunto rispettivamente 1,33, 0,26, 0,99 e 0,38, rispettivamente (Figura 10). Lo sviluppo più rapido di LAI è stato notato durante il periodo dalla rottura del germoglio che si verificano in aprile fino all'inizio di maggio (parte 1, Figura 10). Da maggio fino alla fine di giugno (parte 2, figura 10), è stata osservata la continuazione del rapido sviluppo delle foglie da LAI; tuttavia, con meno intensità rispetto alla parte 1. Dalla seconda metà di giugno fino alla fine di luglio, il valore LAI è diminuito di 0,46 sulla trama B. Plot A è stato deliberatamente selezionato per un monitoraggio LAI più dettagliato in cui sono state effettuate misurazioni stagionali del LAI a intervalli di tempo più brevi. Pertanto, la stagnazione di LAI era più evidente durante i mesi estivi su questo appezzamento (parte 3, Figura 10). In tutti gli stand forestali studiati, le foglie hanno cominciato a scendere alla fine di settembre, illustrate dalla diminuzione della curva LAI (parte 4, Figura 10).

Figure 10
Figura 10: Dinamica stagionale del LAI durante la stagione di crescita 2013.
LAI: indice di area foglia, WAI: indice di area legnosa, A-C: appezzamenti di faggio europei, D: grafico in acero, DOY: giorno dell'anno. Diamanti vuoti indicano WAI stagionale media sottratta dal PAI per ottenere il LAI corretto (LAI - PAI - WAI). Il periodo 3 sembra essere la fase più adatta per confrontare il LAI degli stand decidue durante l'intera stagione di crescita. I baffi visualizzano deviazioni standard della stima LAI, e l'area grigia indica l'intervallo di confidenza della curva laI media. Questa cifra è stata modificata con il permesso38. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

trama un B sec d
Coordinate geografiche 49'26'29.946" N 49'19'27'6" N 49'19'32'6" N 49'19'20.7" N
42'06.237" E 16'43'4.3 O 16'43'54.8" E 43'48,2 gradi E
altitudine f 600 m a. s. l. 450 m a. s. l. 460 m a. s. l.
Fondamento Esilio acido Granodiorit
Classificazione del suolo (tipo di suolo) Cambisol oligotrofico modale Cambisol mesotrofica modale
Precipitazioni medie annuali (mm) 592 596
Temperatura media annuale (C) 7.0 7.0
Orientamento della pendenza Nw W N Nw
Inclinazione pendenza (%) 10 15 20 10
Tipo di foresta Abieto-Fagetum oligo-mesotrophicum; Nutriente Medio Abete Fagetum calcarium; Coccio di calcare Fagetum mesotrophicum; Beech ricco di nutrienti Fagetum illimerosum mesotrophicum; Coech di Loamy

Appendice A: Caratteristiche dei grafici di studio. A-C: il fetore europeo, D: acero di sicomoro. La classificazione del tipo di foresta si basa su fattori ecologici (cioèil suolo e il clima) e sulle loro relazioni con gli stand forestali. Ognuno dei lotti aveva un'area di 400 m2 (20 x 20 m). Questa tabella è stata modificata con l'autorizzazione38.

trama un B sec d
Età dello stand (anni) 46 19 77 13
Densità del supporto (alberiha -1) 2300 2700 900 5800
Altezza (m) In vie tè m) 18,3 x 4,6 6.0 - 1,3 22,6 x 11,3 5,6 x 0,8
DBH (DBH) (cm) 13,4 x 5,7 7,0 - 1,3 24,1 - 4,1 3,9 x 1,6
BA1,3 (m2 ha-1) 38,8 - 0,01 10,4 x 0,01 40,9 x 0,10 6.9 - 0,01
Rappresentazione delle specie arboree (%) EB (100) EB (100) EB (100) SM (100)

Appendice B: Caratteristiche strutturali (Media - SD) degli stand esaminati. A-C: appezzamenti di faggio europei, D: acero sicomoro, DBH: diametro all'altezza del seno, BA1.3: area basale all'altezza del seno alla fine della stagione di crescita 2013, EB: faggio europeo, SM: acero sicomoro. Questa tabella è stata modificata con l'autorizzazione38.

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Discussion

Le trappole per rifiuti sono considerate uno dei metodi più accurati per eseguire la stima LAI8, ma sono più laboriose e dispendiose in termini di tempo rispetto ai metodi indiretti35,64 che sono stati incorporati in questo protocollo. All'interno dell'intera procedura di stima LAI utilizzando trappole per lettiera, una stima precisa del SLA è il punto più critico10 perché il sLA può variare con le specie vegetali65, data e anno, lunghezza del tempo nelle trappole, tempo66, e sito fertilità67. Sebbene le trappole per rifiuti abbandonati siano generalmente considerate come il livello di riferimento e uno strumento di calibrazione per i metodi indiretti38,49, una possibile discrepanza di stima del LAI mediante trappole per lettiera può verificarsi a causa del flusso del vento, del numero e distribuzione delle trappole all'interno dello stand indipendentemente dal coperchio del baldacchino e la struttura del cavalletto, la dimensione della zona stand,68,69 o può anche essere causato da una deviazione della trappola lettiera dal suo livello, posizione orizzontale. Inoltre, i valori di LAI ottenuti dalle trappole per lettiera possono essere influenzati anche dal clima e dal clima70, in particolare dalla decomposizione della lettiera-caduta10,11 o dall'appassimento delle foglie nelle trappole, che può essere suscitato da grave siccità durante i mesi estivi. Pertanto, un coefficiente di correzione di riduzione deve essere applicato in questo caso25,26,27. Il numero sufficiente di trappole per rifiuti abbandonati per eseguire una stima di LAI variava tra 15 e 25 25,48, tuttavia, l'area totale di cattura più alta di trappole per supporto studiato, la più precisa stima LAI. Le trappole per lettiera non consentono agli utenti di stimare la distribuzione delle foglie all'interno del profilo verticale delle corone11,né di determinare un valore LAI accurato in un solo momento nel tempo durante la stagione di crescita60, tuttavia nel periodo di caduta delle foglie, è utile nella stima delle dinamiche del LAI e nel fare un confronto interannuale delle sue dinamiche48,71. Anche se una precisa stima LAI da trappole per lettiera è legata alla foglia-caduta annuale completa16, questo approccio è già stato applicato con successo nelle foreste miste sempreverdi-decidue72.

La tecnica dell'ago è semplice da usare e applicabile solo per gli stand forestali decidue ed è adatta soprattutto per gli stand forestali di specie di grandi foglie come la quercia (Quercus sp.) o il faggio (Fagus sp.) genere. E 'il più facile da usare su siti in cui la lettiera si decompone del tutto ogni anno10. Se si utilizza un ago sottile e affilato, questo metodo fornisce stime LAI precise. I principali vantaggi della tecnica dell'ago sono il suo uso semplice, che non necessita di un misuratore di area foglia o di equilibrio, ed è molto meno dispendioso in termini di tempo rispetto all'utilizzo di trappole classiche20. Inoltre, è interessante per l'applicazione, perché l'assunzione di distribuzione foglia casuale non è necessaria e a causa del suo carattere non distruttivo11. Tuttavia, le misurazioni LAI basate su questo metodo sottovalutano sistematicamente i valori di LAI ottenuti dalle trappole per rifiuti abbandonati (del 6-37%),20 che è anche supportato da38. La sottovalutazione di LAI (Figura 8, Figura 9) può essere causata principalmente dal diametro dell'ago usato, o da un micro-rilievo della superficie al di sotto del baldacchino studiato dove le foglie possono essere soffiate dal vento in una depressione del terreno o fuori da piccoli urti della superficie, o una combinazione di entrambi i fattori menzionati. Oltre a queste carenze, il metodo dell'ago è complicato da usare in una specie di albero di conifera decidue come il larice sp. a causa delle dimensioni e della forma del suo apparato di assimilazione.

L'analizzatore del baldacchino vegetale è uno dei metodi ottici indiretti non distruttivi. Il vantaggio principale della sua facile applicazione sul campo per la stima LAI consiste nella possibilità di effettuare misurazioni ripetute, il che permette di valutare il corso stagionale DI LAI durante l'intera stagione di crescita,11 e consente una grande scala l'attuazione e il monitoraggio a lungo termine del LAI28. Il LAI-2000 PCA richiede condizioni meteorologiche relativamente specifiche per eseguire una stima precisa del LAI (passaggio 3.4). Questo potenziale inconveniente è notevolmente eliminato dalle versioni migliorate, LAI-2200 PCA e LAI-2200C, che sono più robuste rispetto alla situazione sinotica quando si effettua una stima LAI41 a causa della sua migliore capacità di eseguire la dispersione della luce conversione47. Nonostante questo fatto, stima LAI utilizzando questi sensori è raccomandato sia in condizioni di cielo coperto standard34 o condizioni soleggiate in cui un cielo luminoso stabile con il sole alto sopra l'orizzonte21. Questo metodo richiede la misurazione solo 1252 fino a 25 punti di campionamento21 per supporti per raggiungere il livello di precisione richiesto. Tuttavia, le misurazioni ottiche a base frazionaria del gap non sono adatte per gli stand con un'area foglia elevata perché queste stime INdirette di LAI sono sature a valori LAI intorno a 614. Per l'esecuzione di una stima LAI precisa, un'altra potenziale debolezza dell'approccio LAI-2x00 PCA è la necessità di una lettura di riferimento sopra del baldacchino6. Tuttavia, questo inconveniente può essere eliminato dalla possibilità di effettuare misurazioni simultanee e automatizzate in modalità doppia quando due sensori sono controllati da un'unità del LAI-2000 PCA73 o dai suoi successori migliorati LAI-2200 PCA e LAI-2200C34 ,41.

L'uso dell'analizzatore a baldacchino dell'impianto per stimare il WAI nei periodi senza foglie e la sua sottrazione dalla PAI ottica (cioè, l'indice effettivo dell'area vegetale) nel periodo alberato sembra essere pratico72. Al contrario, il potenziale di questo strumento è limitato dalla sua tendenza generale a sottovalutare LAI in tettoie discontinue ed eterogenee15,20,43,49,74 che è principalmente attribuito al contributo di materiali legnosi ed effetti agglomeranti all'interno del baldacchino10,72. Al contrario, la sopraelevazione del LAI può essere osservata in stand composti da specie (ad esempio, pioppo) che possono sostituire le loro foglie durante la stagione di crescita11. Deblonde et al.75 quantificava il materiale legnoso con metodi distruttivi diretti che richiedono molto tempo e richiedono molta intensità. È anche possibile stimare il contributo legnoso utilizzando la misura indiretta distinguendolo all'interno della banda vicino all'infrarosso76, o mediante scansione laser terrestre utilizzando uno scanner laser77 o nuvole puntiformi di LIDAR78 . La sottovalutazione LAI è stata particolarmente osservata all'interno di quelle tettoie con una distribuzione non casuale (ad esempio, foresta sempreverde) in cui l'analizzatore del baldacchino vegetale sottovaluta i valori DI LAI di circa il 35-40% a causa del gruppo di fogliame al livello di tiro39 , 79. quantifica l'effetto di agglomerazione e i componenti legnosi. Tuttavia, attualmente è anche possibile correggere l'agglomerazione con il metodo di media a lunghezza finita81 o con il metodo di distribuzione di dimensioni gap82 o una combinazione della distribuzione gap-size e dei metodi di media a lunghezza finita83 o il metodo di distribuzione della lunghezza del percorso84 come indicato da Yan et al.35 nel loro studio di revisione. Sebbene siano stati compiuti progressi significativi nello sviluppo di calcoli LAI utilizzando metodi ottici indiretti, rimangono alcune sfide, in particolare per quanto riguarda la stima della distribuzione dell'angolo fogliare in cui l'applicazione della scansione laser attiva la tecnologia è uno dei metodi in grado di rilevarlo, ma le sue informazioni tridimensionali non sono ancora state completamente esplorate e implementate35.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare. I risultati rappresentativi sono stati utilizzati dall'articolo J, Haninec P, Pokornà R (2018) Indice dell'area foglia stimato da metodi diretti, semi-diretti e indiretti negli stand europei di acero di biletto e sicomoro. Giornale di ricerca forestale. doi: 10.1007/s11676-018-0809-0 (versione online) in base al gentile permesso della redazione del Journal of Forestry Research.

Acknowledgments

Siamo in debito con il comitato editoriale del Journal of Forestry Research per averci incoraggiato e autorizzato a utilizzare i risultati rappresentativi di questo protocollo dall'articolo pubblicato lì. Ringraziamo anche gentilmente due recensori anonimi per i loro preziosi commenti, che hanno notevolmente migliorato il manoscritto. La ricerca è stata finanziata dal Ministero dell'Agricoltura della Repubblica Ceca, dal sostegno istituzionale m'e-RO0118 e dall'Agenzia Nazionale di Ricerca Agricola (Progetto n. QK1810126).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Area Meter LI-COR Biosciences Inc., NE, USA LI-3100C https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LI-3100C/
Computer Image Analysis System Regent Instruments Inc., CA WinFOLIA http://www.regentinstruments.com/assets/images_winfolia2/WinFOLIA2018-s.pdf
File Viewer LI-COR Biosciences Inc., NE, USA FV2200C Software https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html
Laboratory oven Amerex Instruments Inc., CA, USA CV150 https://www.labcompare.com/4-Drying-Ovens/2887-IncuMax-Convection-Oven-250L/?pda=4|2887_2_0|||
Leaf Image Analysis System Delta-T Devices, UK WD3 WinDIAS https://www.delta-t.co.uk/product/wd3/
Litter traps Any NA See Fig. 2
Needle Any NA Maximum diameter of 2 mm
Plant Canopy Analyser LI-COR Biosciences Inc., NE, USA LAI-2000 PCA LAI-2200 PCA or LAI-2200C as improved versions of LAI-2000 PCA can be used, see: https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/
Portable Laser Leaf Area Meter CID Bio-Science, WA, USA CI-202 https://cid-inc.com/plant-science-tools/leaf-area-measurement/ci-202-portable-laser-leaf-area-meter/
Portable Leaf Area Meter ADC, BioScientic Ltd., UK AM350 https://www.adc.co.uk/products/am350-portable-leaf-area-meter/
Portable Leaf Area Meter Bionics Scientific Technogies (P). Ltd., India BSLM101 http://www.bionicsscientific.com/measuring-meters/leaf-area-index-meter.html
Portable Leaf Area Meter LI-COR Biosciences Inc., NE, USA LI-3000C https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LI-3000C/

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Černý, J., Pokorný, R., Haninec, P., Bednář, P. Leaf Area Index Estimation Using Three Distinct Methods in Pure Deciduous Stands. J. Vis. Exp. (150), e59757, doi:10.3791/59757 (2019).

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