Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Environment

تقدير مؤشر منطقة الورق باستخدام ثلاث طرق متميزة في مواقف نفضي نقية

doi: 10.3791/59757 Published: August 29, 2019

Summary

إن التقدير الدقيق لمؤشر مساحة الأوراق أمر بالغ الأهمية بالنسبة للعديد من نماذج تدفقات المواد والطاقة داخل النظم الإيكولوجية النباتية وبين النظام الإيكولوجي وطبقة الحدود الجوية. ولذلك، كانت هناك ثلاث طرق (الفخاخ القمامة، وتقنية الإبرة، والأنيكلس) لأخذ قياسات دقيقة لـ LAI في البروتوكول المقدم.

Abstract

إن التقديرات الدقيقة لمؤشر مساحة الأوراق، الذي يعرف بأنه نصف المساحة الإجمالية لمساحة الأوراق لكل وحدة من المساحة السطحية الأرضية الأفقية، هي تقديرات حاسمة لوصف البنية النباتية في مجالات الإيكولوجيا والحراجة والزراعة. ولذلك، عُرضت إجراءات لثلاث طرق مستخدمة تجارياً (مصائد القمامة، وتقنية الإبرة، ومحلل مظلة النبات) لتنفيذ تقدير LAI خطوة بخطوة. وتمت مقارنة نُهج منهجية محددة، ونوقشت في هذا البروتوكول مزاياها الحالية، والخلافات، والتحديات، ووجهات النظر المستقبلية. وعادة ما تعتبر الفخاخ القمامة كمستوى مرجعي. كل من تقنية إبرة ومحلل مظلة النبات (على سبيل المثال، LAI-2000) في كثير من الأحيان التقليل من قيم LAI بالمقارنة مع المرجع. تقنية إبرة سهلة الاستخدام في تقف نفضي حيث القمامة تتحلل تماما كل عام (على سبيل المثال، البلوط والزان تقف). ومع ذلك، من الضروري المعايرة على أساس الفخاخ القمامة أو أساليب التدمير المباشر. محلل مظلة النبات هو جهاز شائع الاستخدام لأداء تقدير LAI في الإيكولوجيا والحراجة والزراعة، ولكنه عرضة لخطأ محتمل بسبب تكتل أوراق الشجر ومساهمة العناصر الخشبية في مجال الرؤية (FOV) من جهاز الاستشعار. تمت مناقشة إزالة مصادر الخطأ المحتملة هذه. محلل مظلة النبات هو جهاز مناسب جدا لأداء تقديرات LAI على المستوى المكاني العالي، ومراقبة دينامية LAI الموسمية، ولرصد طويل الأجل من LAI.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

LAI، التي تعرف بأنها نصف المساحة السطحية للأوراقالإجمالية لكل وحدة من المساحة السطحية الأرضية الأفقية 1، هو متغير رئيسي يستخدم في العديد من نماذج التبادل البيولوجي الجيوفيزيائي والكيميائي التي تركز على تدفقات الكربون والمياه 4.LAI يتناسب مباشرة مع السطح النشط للأوراق حيث يدفع الإنتاج الأولي (التمثيل الضوئي)، والتنفس، وتبادل الطاقة، وغيرها من السمات الفسيولوجية المرتبطة بمجموعة من عمليات النظام الإيكولوجي في النبات 5.

وقد تم تطوير العديد من النهج والأدوات لأداء تقدير LAI،وهي متاحة حاليا في السوق 6،9. ويمكن تجميع الأساليب الأرضية لأداء تقدير الـ LAI في فئتين رئيسيتين: '1' الطرق المباشرة، و'2' الأساليب غير المباشرة10و11و12. وتشمل المجموعة الأولى أساليب قياس مساحة الأوراق مباشرة، في حين أن الأساليب غير المباشرة تستنتج LAI من قياسات بارامترات أكثر سهولة القياس، باستخدام نظرية النقل الإشعاعي (من حيث الوقت، وكثافة اليد العاملة، والتكنولوجيا)13 ،14.

يتناول هذا البروتوكول الاستخدام العملي لفخاخ القمامة وتقنية الإبرة، كأساليب شبه مباشرة غير مدمرة10؛ ومحلل مظلة مصنع الجهاز البصريكطريقة غير مباشرة 6،7 لأداء تقدير LAI على عينة مختارة من الغابات المتساقطة المعتدلة تقف في أوروبا الوسطى (انظر خصائصه الهيكلية وdendrometric في التذييل ألف والتذييل باء.

في الغابات والمحاصيل المتساقطة، فمن الممكن إجراء غير مدمرة شبه مباشرة LAI التقدير باستخدام الفخاخ القمامة11 موزعة تحت طبقة المظلة15. توفر الفخاخ القمامة قيم LAI دقيقة للأنواع المتساقطة التي تصل LAI إلى هضبة في موسم النمو. ومع ذلك، بالنسبة للأنواع التي يمكن أن تحل محل الأوراق خلال موسم النمو، مثل الحور، فإن الطريقة تبالغ في تقدير LAI11. تفترض هذه الطريقة أن محتوى الفخاخ يمثل متوسط كمية الأوراق التي تقع خلال فترة سقوط الأوراق في الجناح16، وخاصة خلال أشهر الخريف. يتم فتح الفخاخ صناديق أو شباك (الشكل 1) مع حجم كاف محدد مسبقا (الحد الأدنى 0.18 م2، ولكن يفضل أن يزيد على 0.25 م2)10،17، الجانبين الجانبية منع الرياح من تهب يترك إلى / خارج الفخاخ ، ومع أسفل مثقب تجنب تحلل الأوراق ؛ التي تقع تحت طبقة المظلة من موقف درس، ومع ذلك، فوق سطح الأرض11. توزيع الفخاخ يمكن أن يكون إما عشوائية18 أو منهجية في المقاطع19 أو شبكة تباعد العادية20. عدد وتوزيع الفخاخ هي خطوة منهجية حاسمة لأداء تقدير LAI دقيقة تعكس هيكل موقف فريدة من نوعها، والتجانس المكاني، وسرعة الرياح المتوقعة والاتجاه، وخاصة في حالة المدرجات المتناثرة (أو الأزقة و البساتين)، والقدرة على العمل لتقييم البيانات. تزداد دقة تقدير LAI مع ارتفاع وتيرة الفخاخ داخل المدرجات المدروسة11و21 (انظر الشكل2).

والتردد الموصى به لجمع عينات من سقوط القمامة من كل مصيدة هو على الأقل10 مرات شهرية بل مرتين في الأسبوع في فترات السقوط الشديد، التي قد تتزامن مع هطول أمطار غزيرة. من الضروري منع تحلل القمامة في الفخاخ ورشح المواد الغذائية من المواد أثناء نوبات المطر في حالة التحليل الكيميائي. بعد جمع الأوراق في حقل، يتم استخدام عينة فرعية مختلطة لتقدير منطقة ورقة محددة (جيش تحرير السودان، سم2 ز-1)22،تعرف بأنها المنطقة المتوقعة الطازجة من الأوراق إلى نسبة الوزن الإجمالي الجاف. يتم تجفيف بقية القمامة التي تم جمعها إلى وزن ثابت وتستخدم لحساب الكتلة الجافة من القمامة كما ز سم-2 في المختبر. يتم تحويل كتلة ورقة جافة في كل تاريخ جمع إلى منطقة ورقة عن طريق ضرب الكتلة الحيوية التي تم جمعها من قبل جيش تحرير السودان أو كتلة ورقة جافة لكل منطقة (LMA، ز سم-2)كمعلمة عكسية لاتفاقية لا شلا23،24. ويمكن تحديد منطقة جديدة متوقعة من أوراق معينة باستخدام نهج قياسي. وتستند طريقة القياس المسطح إلى التبعية بين منطقة ورقة معينة والمنطقة التي تغطيها الورقة في السطح الأفقي. يتم إصلاح الورقة أفقياً على شاشة المسح الضوئي، ويتم قياس متوسطها باستخدام مقياس مساحة الورقة. ثم يتم حساب مساحتها. العديد من العدادات ورقة المنطقة على أساس مبادئ قياس مختلفة متاحة في السوق. وتشمل بعضها، على سبيل المثال، مقياس منطقة الورق المحمول LI-3000C، الذي يستخدم طريقة الإسقاط المتعامدة، ومقياس منطقة LI-3100C، الذي يقيس متوسط الأوراق باستخدام مصدر ضوء الفلورسنت وكاميرا مسح شبه أجريت. الجهاز التالي، CI-202 المحمولة الليزر ورقة منطقة متر، رموز طول ورقة باستخدام قارئ التعليمات البرمجية. وإلى جانبها، فإن عدادات منطقة الورق المحمولة AM350 وBSLM101 شائعة أيضاً لأداء تقدير دقيق لمنطقة الورق.

وعلاوة على ذلك، توجد عدادات مساحة الورق استناداً إلى الأنظمة التي تحلل الفيديو. تتكون هذه العدادات مساحة ورقة من كاميرا فيديو، وإطار الرقمنة، وشاشة، وجهاز كمبيوتر، بما في ذلك البرمجيات المناسبة لجعل تحليل البيانات مثل WD3 WinDIAS ورقة نظام تحليل الصور11. حاليا، يمكن استخدام الماسحات الضوئية التقليدية المتصلة بجهاز كمبيوتر لمنطقة ورقة تقدير. بعد ذلك، يتم حساب منطقة الورق كمضاعفات عدد البيكسلات السوداء ويعتمد حجمها على الدقة المحددة (النقاط في البوصة - نقطة في البوصة)، أو يتم قياس منطقة الورقة من خلال برامج محددة، على سبيل المثال، WinFOLIA. وأخيرا، يتم تحويل الكتلة الجافة الإجمالية من الأوراق التي يتم جمعها داخل منطقة سطح الأرض المعروفة إلى LAI عن طريق ضرب من قبل جيش تحرير السودان ومعامل انكماش25 الذي يعكس التغيرات في منطقة الأوراق الطازجة والمجففة. انكماش يعتمد على أنواع الأشجار، ومحتوى المياه وليونة ورقة. انكماش الأوراق في الطول والعرض (ما يؤثر على المنطقة المتوقعة) عادة ما يصل إلى 10٪26، على سبيل المثال ، فإنه يتراوح بين 2.6 إلى 6.8٪ للبلوط27. فرز الأوراق حسب الأنواع لوزن وتحديد نسبة محددة من مساحة الأوراق ضروري لتحديد مساهمة كل نوع في مجموع LAI28.

تحديد LAI بواسطة تقنية إبرة هو وسيلة غير مكلفة مشتقة من طريقة رباعية نقطة مائلة29،30،31،32. في المواقف المتساقطة، هو بديل لأداء تقدير LAI دون استخدام الفخاخ10 على أساس افتراض أن إجمالي عدد الأوراق ومساحتها في شجرة تساوي ما يتم جمعه على سطح التربة بعد سقوط ورقة كاملة20 . يتم ثقب إبرة حادة رقيقة عموديا في القمامة ملقاة على الأرض مباشرة بعد ورقة سقوط10. بعد سقوط ورقة كاملة، يتم جمع الأوراق من الأرض على إبرة من مسبار عمودي، ترتبط رقم الاتصال وتساوي قيمة LAI الفعلية. أخذ عينات مكثفة (100-300 نقطة أخذ العينات لكل موقف درس لكل مسبار ميداني) مطلوب من قبل تقنية إبرة لتحديد رقم متوسط رقم الاتصال واستخلاص قيمة LAI بشكل صحيح10،20،33.

تم المصنع المظلة محلل(على سبيل المثال، LAI-2000 أو LAI-2200 PCA) هو أداة محمولة شائعة الاستخدام لإجراء تقدير غير مباشر لـ LAI عن طريق إجراء قياس لانتقال الضوء في جميع أنحاء المظلة7داخل الجزء الأزرق المصفاة من الطيف الضوئي (320-490 نانومتر)34,35للحد من مساهمة الضوء الذي مر عبر الأوراق، وتناثرت من قبل المظلة ويمر من خلال أوراق الشجر7,34. في الجزء الأزرق من الطيف الضوئي، يتم تحقيق أقصى قدر من التباين بين الورقة والسماء، وتظهر أوراق الشجر سوداء ضد السماء34. لذلك، فإنه يستند إلى تحليل كسر الفجوة المظلة7. وقد استخدمت هذه الأداة على نطاق واسع لإجراء الدراسات الإيكولوجية الفسيولوجية في المجتمعات النباتية مثل المحاصيل36المراعي37تقف الصنوبرية،8، وتقف نفضية38. يستخدم محلل المظلة النباتية جهاز استشعار بصري للعين السمكية مع FOV من 148 درجة35لعرض صورة نصف كروية للمظلة على أجهزة الكشف عن السيليكون لترتيبها في خمس حلقات متحدة المركز39مع زوايا الذروة المركزية من 7 درجة، 23 درجة، 38 درجة، 53 درجة، و 68 درجة9,40,41. خمس قبعات عرض (أي.,يمكن استخدام 270 درجة و180 درجة و90 درجة و45 درجة و10 درجات) لتقييد عرض السمت للمستشعر البصري27لتجنب التدليل بواسطة العقبات في منطقة مفتوحة (للقراءة أعلاه المشار إليها) أو المشغل في FOV جهاز الاستشعار أثناء تقدير LAI يمكن ضبط جهاز استشعار FOV إلى منطقة مفتوحة للقراءات فوق المظلة. يتم أخذ القياسات باستخدام محلل مظلة النبات أعلاه (أو في منطقة مفتوحة ممتدة بما فيه الكفاية) وتحت المظلة المدروسة7. يجب استخدام نفس الأحرف القصوى لطريقة العرض لكل من القراءات أعلاه وأدناه لتجنب التحيزات في تقدير كسر الفجوة34. وتنتج الـ LAI-2000 PCA مؤشر ًا فعالًا لمنطقة الأوراق (LAIe) كما أدخله Chen وآخرون.42، أو بالأحرى مؤشر منطقة النبات الفعال (PAIe) كعناصر خشبية يتم تضمينها في قيمة قراءة جهاز الاستشعار. في تقف نفضي مع أوراق مسطحة، وLAIe هو نفس LAI هيمي السطح. في حالة تقف الغابات دائمة الخضرة، وLAIe ضروري لتصحيح تأثير تكتل على مستوى تبادل لاطلاق النار (SPAR، ستار)43، ومؤشر التكتل في جداول أكبر من تبادل لاطلاق النار (Ωه)44، ومساهمة العناصر الخشبية بما في ذلك ينبع وفروع (أي.,نسبة المساحة الخشبية إلى الإجمالية)،45التي تسبب التقليل من شأن LAI منهجية20. ويمكن قياس مؤشر التكتل على نطاق مكاني أعلى من تبادل لاطلاق النار أو ورقة كمؤشر تكتل واضح (ACF)، والتي يمكن تقديرها باستخدام محلل مظلة النبات عند استخدام قبعات عرض أكثر تقييدا27. كما يذكر هؤلاء المؤلفون أن هذا ACF يستنتج من نسبة من قيم LAI محسوبة من الإرسال ية بإجراءات مختلفة للستائر متجانسة وغير متجانسة وفقا لانغ46، ونحن نفترض أن هذا المؤشر تكتل يصف التجانس المظلة بدلا. إلى جانب حساب ACF، قبعات الناشر الجديدة التي تمكن من تطبيق أكثر شمولا من LAI-2200 PCA فيما يتعلق بالظروف الجوية، قائمة المستخدم بدلا من رموز Fct، وإمكانية اتخاذ العديد من القياسات أكثر لكل جلسة ملف هي من بين الرئيسية التحسينات التكنولوجية مقارنة مع PCA LAI-2000 السابقة34,47. وتستند القياسات وحسابات البرامج الداخلية اللاحقة على أربعة افتراضات: (1) عناصر مصنع حجب الضوء بما في ذلك الأوراق والفروع وينبع، يتم توزيعها عشوائيا في المظلة، (2) أوراق الشجر هو الجسم الأسود البصري الذي يمتص جميع الضوء الذي يتلقاه، (3) جميع عناصر النبات هي نفس الإسقاط إلى سطح الأرض الأفقي كشكل محدب هندسي بسيط، (4) عناصر النبات صغيرة بالمقارنة مع المساحة التي يغطيها كل حلقة11.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. تقدير LAI باستخدام الفخاخ القمامة

  1. أولاً، إجراء مسح ميداني، والتحقيق في ظروف الموقع وهيكل المدرجات المدروسة (أيالميل والعرض للمنحدر، ونوع الغابات أو الغطاء النباتي، وكثافة الغابات أو الغطاء النباتي، وتجانس إغلاق المظلة، والتاج الحجم، وارتفاع قاعدة التاج).
  2. حدد نوع مصيدة القمامة مناسبة لتحديد المواقع تحت المظلة عن طريق اختيار حجم شبكة الشبكة على أساس حجم جهاز استيعاب المدرجات المدروسة (أي، حجم الشبكة يجب أن يكون أصغر من حجم الاستيعاب الملتقطة الجهاز)، ثم عدد وتوزيع الفخاخ داخل المدرجات درس، وتسمية لهم في وقت لاحق.
    1. عادة، استخدم عدد من الفخاخ تتراوح بين 15 إلى 25 لكل موقف التحقيق25،48 مع مساحة التقاط تتراوح بين 0.18 م2 تصل إلى 0.5 م2 أو أكثر، وخاصة بالنسبة لأنواع الأشجار مع أوراق كبيرة مثل الحور10 ،17،48.
    2. وضع الفخاخ في التباعد العادية في جميع أنحاء موقف درس داخل واحد أواثنين من المقاطع المتعامدة المتبادلة أو شبكة منتظمة (الشكل 2). كما يصف Ukonmaanaho et al.17 أو Fleck et al.21تصميم العينات السليم، والإجراءات، وتحليل سقوط القمامة.
      1. تحديد المسافة بين الفخاخ على أحجام التاج، وإغلاق المظلة والملمس الوقوف.
      2. زيادة عدد الفخاخ القمامة على حد سواء مع ارتفاع منطقة الوقوف والوقوف غير متجانسة في الملمس.

Figure 2
الشكل 1: أنواع مختلفة من الفخاخ القمامة البناء وموقعها داخل الموقف.
من اليسار: الخشب والبلاستيك وصناديق البلاستيك، والبناء المعدني. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. تثبيت الفخاخ في بداية موسم النمو (بعد وقت قصير من تدفق ورقة لأن ورقة سقوط يمكن أن يحدث بسبب الضرر من قبل الحشرات أو أحداث الطقس الجاف للغاية في فترة الصيف).
    1. إصلاح بحزم كل من الفخاخ فوق سطح الأرض وتحت مظلة الوقوف بحيث لا توجد تغييرات في منطقة الالتقاط. الحفاظ على كل من الفخاخ في موقف أفقي ومستقرة منطقة الالتقاط تطبيع. وترد أمثلة على أنواع مختلفة من الفخاخ في الشكل 1 أو، على سبيل المثال، في Ukonmaanaho وآخرون.

Figure 1
الشكل 2: النمط التخطيطي المنتظم لتوزيع مصيدة القمامة في الغابات يقف مع تجانس متميز.
التجانس ينخفض من اليسار. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. وضع الفخاخ فوق سطح الأرض (الحد الأدنى 0.1 م) لتمكين الهواء من الانفجار تحت الجزء جمع الفخاخ. عادة، وارتفاع الفخاخ هو 1 متر فوق سطح الأرض25،38،49.
  2. اختر الخطوة الزمنية لجمع القمامة فيما يتعلق بمسار الطقس النموذجي في الموقع المدروس وشدة سقوط القمامة. وتتراوح خطوة الوقت القياسية من 1 إلى 4 أسابيع (ينبغي استخدام خطوة زمنية أقصر خلال الطقس الممطر لتجنب تحلل القمامة وخلال شلالات الأوراق المكثفة).
    1. أثناء كل من القياسات، تحقق من قوة إطارات الفخ، وضغط الشباك أو الصناديق، وتسوية الفخ بأكمله (أي، الموقف الأفقي للفخ).
  3. ضع القمامة التي تم جمعها من كل من الفخاخ في أكياس ورقية تحمل علامات مسبقة.
    1. نقل جميع العينات ويفضل في صناديق باردة، أو إذا لزم الأمر، وتخزينها مؤقتا في 4 درجة مئوية، ولكن ليس المجمدة17 بسبب الأضرار التي لحقت الأنسجة ورقة.
  4. بعد نقل العينات إلى المختبر، فصل جهاز الاستيعاب عن مكونات القمامة الأخرى (الفروع والبذور واللحاء والزهور؛ وفقا لأنواع الأشجار إذا لزم الأمر).
  5. بعد الفرز مباشرة، قم بتحليل جزء من عينة مختلطة (مختلطة) من كل مصيدة قمامة لإجراء تقدير جيش تحرير السودان (أي النسبة بين المساحة المتوقعة للأوراق ووزنها الكتلي الجاف).
    1. وبالنظر إلى أن أنواع الأشجار المختلفة وحتى أنواع أوراق الشجر (مشمس ة ومظللة) مع اختلافات في الخصائص تحدث داخل الملف الرأسي التاج، مزيج تماما العينة من كل فخ قبل اختيار أوراق لأداء تقدير جيش تحرير السودان (LMA)11 . كما أن هناك فرقا بين الأوراق الطازجة والجافة المساحة المتوقعة بسبب الانكماش، وتقدير معامل تصحيح انكماش من عينة فرعية من الأوراق الطازجة (الخضراء)26.
      1. جمع الأوراق بشكل متناسب (وبالمثل كما هو الحال في عينة فرعية مختلطة من الفخ) من جميع أنواع الأشجار الموجودة في الموقف.
    2. فصل عينة فرعية عد ما لا يقل عن 100-200 يترك من جميع الفخاخ المستخدمة21،27 لأداء تقدير جيش تحرير السودان.
      1. وضع أوراق بطريقة مسطحة، على التوالي إما على لوحة المسح الضوئي أو متر مساحة ورقة، وأنه من الضروري تجنب تداخل الأوراق هناك.
      2. كما أوراق القمامة المجففة يمكن أضعاف أو حليقة، نقع لهم في الماء الساخن (60-70 درجة مئوية) لفترة قصيرة17،21. وقد تم العثور على هذا لتسطيح يترك بما فيه الكفاية لاتخاذ القياسات, ولكن خاصة بعد فترة طويلة من نقع, أنها تفقد الوزن.
      3. إذا كان الماسح الضوئي أو ورقة متر المنطقة لا تمكن الإضاءة العليا (لتجنب الانعكاس والتظليل)، واستخدام توزيع مناسب من الأوراق إما على لوحة المسح الضوئي أو الناقل متر منطقة ورقة (أي يتم وضع الأوراق عموديا على المصباح المسح الضوئي) بحيث الظلال لا تشكل أثناء حركة المصباح المسح الضوئي لأنه من الصعب إزالة الظلال أثناء معالجة البيانات اللاحقة.
      4. في حالة استخدام ماسح ضوئي متصل بجهاز كمبيوتر، استخدم دقة الصور بالأبيض والأسود لـ 200 نقطة في البوصة كحد أدنى استنادًا إلى دقة كافية للمنطقة.
        1. لتجنب الانعكاس، الذي يكون مرئيًا كبيكسلات ضوئية داخل الأوراق، عند استخدام الماسح الضوئيالعادي، اضبط سطوع المسح الضوئي للوصول إلى عتبة مناسبة (الشكل 3). البرنامج (على سبيل المثال، WinFOLIA) ثم يقدر منطقة الورق عن طريق حساب بكسل الظلام في المسح الضوئي وتحويلها باستخدام دقة نقطة في البوصة المعروفة.
    3. تجفيف هذه العينة الفرعية المخصصة لتقدير جيش تحرير السودان لمدة 48 ساعة في 80 أو 105 درجة مئوية لتحقيق وزن ثابت. استخدام فرن التهوية مع ترموستات لتجانس والحفاظ على درجة الحرارة الداخلية (على سبيل المثال، IncuMax CV150).
      ملاحظة: يبقى محتوى الماء في الأوراق كمياه ثابتة في الخلايا عند تجفيف الفرن عند انخفاض درجات الحرارة. عند التجفيف عند 105 درجة مئوية، لا يبقى الماء في عينة النبات17.
    4. وزن الكتلة الجافة لهذه العينة الفرعية باستخدام موازين المختبر مع درجة عالية من الدقة من 1 غرام كحد أدنى.
      1. تحقق من تسوية موازين المختبر وتجنب الآثار الخارجية (على سبيلالمثال، تهب الرياح القوية في المختبر أثناء الوزن).
    5. حساب قيمة SLA كمنطقة متوقعة جديدة من أوراق العينة الفرعية المخصصة لتقدير SLA مقسومة على وزنها الكتلي الجاف.

Figure 3
الشكل 3: مسح عينة ورقة مع مثال على مسح الجودة الصحيح (على الجانب الأيسر) والمسح الضوئي غير الصحيح (الجانب الأيمن)
عندما ينبغي تعديل السطوع للقضاء على انعكاس مرئية كبكسل أبيض داخلالهيئات ورقة و / أو حيث الأوساخ السطحية ( أ) وأي تأثير الحافة (ب) ينبغي حذف قبل إجراء تحليل للمنطقة.

  1. فرن الجافة بقية العينة (أي، الأوراق المجمعة) لكل فخ لمدة 48 ساعة في نفس درجة الحرارة التي كانت تستخدم لتقدير جيش تحرير السودان، أيفي 80 أو 105 درجة مئوية للوصول إلى وزن ثابت.
  2. اضرب الوزن الكتلي الجاف لبقية العينة لكل مصيدة قمامة معينة بقيمة SLA الصحيحة للوصول إلى إجمالي مساحة الورق المتوقعلكل مصيدة.
  3. كرر الخطوات من 1.5 إلى 1.9 لكل من المدرجات المدروسة وكل تاريخ جمع القمامة.
  4. حساب مؤشر الأوراق المحلية كنسبة من إجمالي المساحة الورقية التراكمية المقدرة باستخدام الفخاخ القمامة ومنطقة التقاط الفخاخ القمامة.

2. تقنية إبرة لاتخاذ قياسات LAI

  1. في البداية، إجراء مسح ميداني، والتحقيق في ظروف الموقع وهيكل المدرجات المدروسة (أيالميل والعرض للمنحدر، ونوع الغابات أو الغطاء النباتي، وكثافة الغابات أو الغطاء النباتي، وتجانس إغلاق المظلة، و حجم التاج، وارتفاع قاعدة التاج).
  2. مباشرة بعد سقوط ورقة كاملة، وإعداد جميع المعدات اللازمة بما في ذلك إبرة معدنية حادة طويلة بما فيه الكفاية مع قطر صغير قدر الإمكان (أقصى 2.0 ملم في القطر).
  3. حدد عددًا مناسبًا من نقاط أخذ العينات الموزعة عشوائياً (على الأقل 100)10و20و38 استناداً إلى بنية المظلة لكل حامل مدروس.
    ملاحظة: بشكل عام، كلما زادت نقاط أخذ العينات، كلما زادت دقة تقدير LAI في الحامل المدروس (ينبغي زيادة عدد نقاط أخذ العينات بالنسبة لحجم قطعة الأرض التي تم التحقيق فيها وهيكل المظلة).
  4. باستخدام الإبرة المعدنية، ثقب الأوراق في زاوية مماثلة إلى حد ما من خلال طبقة من الأوراق التي سقطت حديثا التي تقع على سطح الأرض في كل من نقاط أخذ العينات التحقيق.
    1. استخدام أي زاوية طعنة منذ هذه الأوراق التي سقطت ليس لها علاقات إلى موقعها السابق داخل المظلة.
  5. تحقق للتأكد من وجود أوراق سقطت حديثا فقط على الإبرة. في حالة وجود أوراق متحللة جزئيا من العام السابق، إزالتها من الإبرة.
  6. عد عدد الأوراق التي اخترقتها الإبرة مع كل طعنة في كل نقطة أخذ العينات.
  7. كرر الخطوات من 2.4 إلى 2.6 لكافة نقاط أخذ العينات التي تم فحصها.
  8. عد مجموع جميع الأوراق التي اخترقتها الإبرة داخل الحامل بأكمله (أي، لما لا يقل عن 100 نقطة أخذ العينات).
  9. قسمة هذا المجموع على عدد الطعنات (أيحساب المتوسط الحسابي). المتوسط الحسابي الناتج يساوي قيمة LAI الفعلية عند مستوى الحامل. ملاحظة: يتوافق متوسط عدد جميع الأوراق الطازجة التي تم جمعها على الإبرة مع قيمة LAI الحقيقية لموقف الغابات الذي تم التحقيق فيه.

3. مصنع مظلة محلل الجهاز البصري لأداء تقدير LAI

  1. في البداية، إجراء مسح ميداني، بما في ذلك التحقيق في ظروف الموقع وهيكل المدرجات المدروسة (أيالميل والعرض للمنحدر، ونوع الغابات أو الغطاء النباتي، وكثافة الغابات أو النباتات، وتجانس إغلاق المظلة، وحجم التاج، وارتفاع قاعدة التاج).
  2. العثور على منطقة مفتوحة مناسبة (المقاصة) مع ظروف السماء متطابقة كما هو الحال أعلاه المؤامرة الملاحظة، وتقع على مسافة قصوى من 1 كم بعيدا21، وهو مطلوب لقراءات الاستشعار فوق المظلة.
    1. كما محلل مظلة النبات تمكن المستخدم من استخدام FOV مختلفة في كل من السمت (عن طريق قبعات عرض تقييد) وكذلك ذروة (من خلال معالجة البرامج عن طريق معالجة حلقة اخفاء) الاتجاهات، وتطبيق نفس الغطاء (واتجاهها) لكل من فوق وتحت المظلة قراءات.
    2. اشتقاق حجم المساحة المفتوحة واستخدام غطاء العرض المناسب من نطاق FOV. يوفر FOV المعروف للمستشعر من العمودي في اتجاه الذروة وتقدير ارتفاع أقرب العقبات (الأشجار والتضاريس والمباني) الحل الأنسب، حيث يمكن حساب الحجم الكافي للمساحة المفتوحة وفقا المعادلة 1:
      Y = H∙tg∙α (1)،
      حيث Y هو المسافة المطلوبة من أقرب حاجز؛ H يعني ارتفاع العقبة. α يدل على FOV في اتجاهمن عمودي (الشكل 4). بدلا من المنطقة المفتوحة، يمكن استخدام برج أعلى من موقف يجري التحقيق في موقف لاتخاذ قراءات فوق المظلة21.
      1. خذ المنحدر وعدم تجانس التضاريس في الاعتبار عند حساب حجم المساحة المفتوحة.

Figure 4
الشكل 4: تصوير تخطيطي للمستشعر FOV (منطقة رمادية).
α هو جهاز الاستشعار € ق FOV; H يدل على ارتفاع أقرب عقبة. Y يعني المسافة الأفقية بين المشغل والعقبة63.

  1. استنادا إلى المعلمات الهيكلية للحامل (تجانس المظلة)، وتحديد عدد نقطة أخذ العينات مناسبة، وموقع نقاط أخذ العينات متساوية البعد تقع إما في المقطع، أو شبكة لاتخاذ قراءات تحت المظلة في موقف درس9.
    1. استنتاج المسافة المناسبة من تقلب القراءات تحت المظلة في الميدان.
      1. التحرك ببطء مع جهاز الاستشعار تحت المظلة في المقطع ومشاهدة تقلب قراءات الحلقة الأكثر العلوي. التغير الطفيف الذي توقف بسبب القيم الأعلى هو نتيجة شائعة. وينبغي اعتبار نصف المسافة بين قيم الذروة هذه في التغير مناسبة.
    2. إذا كان يتم إجراء مراقبة لديناميكية LAI الموسمية، استخدم التثبيت الدائم للمقاطع أو نقاط أخذ العينات داخل المنصة المدروسة (مثلاً، عن طريق الأوتاد الخشبية أو العصي المعدنية الجيولوجية).
      ملاحظة: يعتمد عدد المقاطع وتباعدها على بنية مظلةمعينة للحامل (الشكل 5).
    3. في مواقف متجانسة، عدد كاف من المقاطع تتراوح بين 1 إلى 3. في حالة عدم التجانس العالي، وتطبيق شبكة منتظمة من نقاط أخذ العينات. اختيار اتجاه المقاطع فيما يتعلق المنحدر وتوزيع الأشجار في الموقف، وخاصة في حالة تباعد الصفوف. يتم تحديد التباعد بين نقاط أخذ العينات معينة فيما يتعلق بتباين الحامل، وأحجام التاج، وارتفاع قاعدة التاج، وأجهزة الاستشعار FOV (الشكل6). في مواقف متجانسة، وعدد نقاط أخذ العينات عادة ما يتراوح بين 5 و 36 46،50. كما وصف باريت وآخرونتصاميممعينة لأخذ العينات؛ المجالي وآخرون52؛ Woodgate et al.50; فليك وآخرون21؛ Calders et al.53.
      1. مع التضاريس المنحدرة، وتوجيه عرض الاستشعار على طول منحنيات المستوى.

Figure 5
الشكل 5: تخطيطات القياسات في مواقف نفضية نقية.
(أ)،(ب)تخطيطات الوضع الأمثل لمقاطع معينة في مزرعة نقية أنشئت من قبل زرع الخط (أي، تباعد مستطيل). (ج) تخطيط الوضع الأمثل للمقاطع الخاصة في مزرعة نقية أنشئت من قبل زرع خط في التباعد الثلاثي. (د) تخطيط الوضع الأمثل للمقاطع الخاصة في مزرعة نقية أنشئت من قبل زرع خط مع جزأين مختلفين بشكل واضح. (E) تخطيط الوضع الأمثل لمقاطع معينة في موقف مع أربعة أجزاء متميزة بشكل ملحوظ من الموقف. (F) تخطيط الوضع الأمثل للمقاطع الخاصة في مزرعة نقية أنشئت من قبل زرع خط مع جزأين مختلفين. (ز) تخطيط الوضع الأمثل للمقاطع الخاصة في مزرعة نقية أنشئت من خلال زرع خط مع ثلاثة أجزاء متميزة بشكل ملحوظ تمثل 50٪، 25٪، و 25٪ من المساحة الكاملة للموقف. (H) تخطيط وضع المقاطع في المدرجات التي أنشأتها التجدد الطبيعي، حيث ما يقرب من 12 نقطة قياس لكل مقطع كافية من وجهة نظر الدقة. ويمكن بدلا من ذلك حذف المقاطع الرمادية من القياس.

Figure 6
الشكل 6: تصوير تخطيطي لاختيار التباعد بين نقاط القياس داخل المقاطع فيما يتعلق بـ FOV، وكثافة الوقوف، وارتفاع قاعدة التاج.
أ: مسافة تباعد مناسبة في حالة ارتفاع جهاز الاستشعار المعروض ة تخطيطيا ً وعرضه، وارتفاع قاعدة التاج، ج: مسافة تباعد غير مناسبة حيث أن بعض أجزاء المظلة (د – باللون الأبيض) غير مرئية من قبل جهاز الاستشعار. وبالتالي، ينبغي تصحيح التباعد (بواسطة b، أيa = c - b)، ج*: تصحيح أيضا، مسافة تباعد مناسبة بسبب زاوية عرض جهاز الاستشعار الموسع المصوب (خط متقطع غرامة).

  1. على الرغم من أن بعض الاحتمالات والتصحيحات من تقدير LAI في ظل ظروف مشمسة يتم تقديم47،54، وإجراء جميع القياسات تحت سماء خفيفة منتشرة (عاصفة عادية) والظروف الخالية من الرياح55، 56 (انظر الشكل7). على الرغم من حقيقة أن محلل المظلة النباتية تمكن من تصحيح تشتت الضوء للقياسات في ظل الظروف المشمسة21،يوصي منتج الاستشعار باستخدامه في ظل ظروف غائمة القياسية34.
    1. استخدام محلل مظلة النبات من أشعة الشمس المباشرة، كما أوراق الشجر مضاءة بأشعة الشمس قد تظهر كبكسل مشرق على الصورة وتصنيف هاعلى نحو غير صحيح كما السماء (تأثير penumbra). من الناحية المثالية، تأخذ القياسات في ظل ظروف غائمة تماما (مع غطاء سحابة موحدة)، عندما ينتشر الضوء المنتشر بالتساوي في جميع أنحاء السماء.
    2. ومن الواضح أيضا أن الانعكاس أعلى تحت أشعة الشمس مقارنة بظروف السماء المنتشرة. كبديل، خذ القياسات قبل شروق الشمس أو بعدغروبها، عندما تكون الشمس مخفية تحت الأفق، والغطاء النباتي غير مضاء بإضاءة خلفية من الشمس (ضع في اعتبارك أنه خلال هذه الأوقات من اليوم، تتغير البيئة الخفيفة بسرعة). ومع ذلك، نضع في اعتبارنا أيضا أنه، نظرا لحساسية جهاز الاستشعار، يجب أن تكون قيم القراءة أعلى من ca. 3 في منطقة مفتوحة.
    3. تجنب المطر لأن قطرات المطر على جهاز الاستشعار تؤثر على دقة القياسات. مظلة الرطب يعكس المزيد من الضوء، والتي يمكن أن تؤدي إلى التقليل من شأن LAI.
    4. منع الرياح الثقيلة لأن عناصر النبات تتحرك قد تؤثر على قراءات تحت المظلة، وبالتالي فإنها يمكن أن تسبب نتائج غير صحيحة.
    5. تجنب الظروف الضبابية داخل المظلة كذلك.

Figure 7
الشكل 7: الظروف الجوية المثلى لأداء تقدير LAI باستخدام محلل مظلة النبات. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. إذا لم تكن هناك حاجة لمراقبة مسار موسمي من LAI، واتخاذ جميع القياسات من يونيو إلى منتصف سبتمبر لأن LAI من معظم أنواع الأشجار تصل قيمتها القصوى ويبقى (إلا خلال الصيف الجاف). لذلك، هذه الفترة هي الأنسب لإجراء مقارنة LAI خلال موسم النمو38،57،58،59.
    ملاحظة: ينبغي أن تكون هذه الفترة أقصر أو معدلة في ظل ظروف الجفاف من سقوط ورقة أو الحساسية.
  2. تقدير مؤشر المساحة الخشبية (WAI، الشكل 10)خلال فترة الأوراق (أي، سواء قبل كسر برعم في أوائل الربيع وبعد سقوط أوراق كاملة في أواخر الخريف).
    ملاحظة: بالنظر إلى أن محلل مظلة النبات لديه نطاق مرئي واحد فقط (320-490 نانومتر)34و35 ولا يمكن التمييز بين مكونات الورق والخشب، فإن النتائج التي تم الحصول عليها خلال موسم النمو تمثل مؤشر منطقة النبات (PAI) وهو مجموع وLAI وWAI (PAI = LAI + WAI)60. ولذلك، طرح القيمة المتوسطة لكل من قياسات WAI المأخوذة في فترة ليفة من كل من قياسات PAI المقدرة في فترة الأوراق للحصول على قيم LAI الصحيحة (LAI = PAI - WAI)20و38 .
    1. إجراء قراءات المظلة أعلاه كأول قياس لكل حامل مقطع أو شبكة في منطقة مفتوحة كافية (انظر الخطوة 3.2).
      ملاحظة: من الممكن أخذ قياسات ثنائية الوضع لأن الـ LAI-2000 PCA (أو إصداراتها المحسنة LAI-2200 PCA وLAI-2200C) تمكن من إجراء تقديرات متزامنة مع جهازي استشعار معاً (أيواحد للقراءة أدناه وواحد للقراءات أعلاه). وفي هذه الحالة، ينبغي معايرة أجهزة الاستشعار وفقاً لدليل التعليمات (LI-COR 2011). وباختصار، فمن المستحسن أن يقوم المستخدم بتوصيل كلا أجهزة الاستشعار إلى وحدة تحكم واحدة لتوحيد القراءات والوقت، ووضع جهاز الاستشعار لقراءات فوق المظلة في الجزء العلوي من ترايبود في منطقة مفتوحة، وتسوية ذلك، واستخدام نفس غطاء عرض تقييد. يجب أن يكون اتجاه عرض جهاز الاستشعار هو نفسه في اتجاه السمت كما كان يستخدم لأخذ قراءات تحت المظلة.
    2. إجراء قراءات تحت المظلة في تصميم القياس المكاني الموضح بالتفصيل في 3.3. عادة ما يتم عقد جهاز الاستشعار من 0.5 إلى 2.0 متر فوق الأرض21،38،أي، فوق الغطاء النباتي تحت القصة، تحت المظلة ومع مستوى فقاعة الاستشعار مرئية.
      1. مستوى فقاعة هو عنصر من أجهزة الاستشعار. استخدم أغطية عرض التقييد إذا كان جهاز الاستشعار أقل من 2.0 متر لاستبعاد المشغل من FOV. استخدم غطاء العرض المتطابق لكل من القراءات أدناه وفوق.
      2. استخدم مسافة دنيا بين جهاز الاستشعار وأقرب عنصر من أجزاء المصنع فوق الأرض (ينبع، فروع) لا تقل عن أربعة أضعاف قطر أو عرض المكون.
    3. حساب قيم WAI من البيانات الأولية قياس الحقل باستخدام عارض الملفات LAI-2200 (FV2200) مجانية، والتي تتوفر في https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html.
      1. تقييد جهاز الاستشعار € ق FOV في اتجاه الذروة إلى الحلقات الثلاث العليا (أي، 0-43 درجة) لاستبعاد تأثير الحافة وأحجام الفجوة الكبيرة20،61،62.
      2. معالجة البيانات باستخدام الخوارزميات القياسية لـ LAI-2000 PCA، وتعيين معلمات لإجراء التقييمات باستخدام FV2200 وفقًا لدليل المستخدم34.
    4. تحديد قيمة WAI السنوية كمتوسط حسابي لكلا القياسين اللذين أجريا قبل بداية موسم النمو (أيقبل كسر برعم) وبعد سقوط أوراق كاملة (الشكل10).
  3. تقدير الرقم القياسي لتسوية مقر العمل باستخدام نفس الإجراء المستخدم لإجراء تقدير WAI (من الدرجة 3-6-1 إلى 3-6-3.)
  4. حساب قيمة LAI الفعلية على مستوى الحامل كالفرق بين متوسط قيم PAI وWAI (LAI = PAI – WAI)20,38.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

يتم عرض متوسط قيم LAI على مستوى الوقوف من جميع المواقف المدروسة في موسم النمو 2013 في الشكل 8. على جميع قطع الأرض باستثناء A، تم قياس أعلى القيم من قبل الفخاخ القمامة، والتي هي بمثابة المستوى المرجعي. على العكس من ذلك، تم تقدير أعلى متوسط قيمة LAI من خلال تقنية إبرة على مؤامرة A. لم تكن جميع الاختلافات بين قيم LAI المقدرة باستخدام الفخاخ القمامة ومحلل مظلة النبات كبيرة (ص > 0.05; الشكل 8، يسار). على المؤامرات B، C، و D، تقنية إبرة التقليل إلى حد كبير من LAI التي تم الحصول عليها من الفخاخ القمامة. وعلى العكس من ذلك، على المؤامرة ألف، بالغت هذه التقنية في تقدير قيمة الـ LAI التي قيست باستخدام الفخاخ القمامة، ومع ذلك، ليس على مستوى كبير (p = 0.01; الشكل 8، وسط). تم العثور على اختلافات كبيرة بين قيم LAI المقدرة منقبل محلل مظلة النبات وتقنية إبرة في جميع الحالات (الشكل 8، الحق).

Figure 8
الشكل 8: مقارنة بين الاختلافات الهامة إحصائياً بين متوسط قيم الـ LAI المقدرة باستخدام مصائد القمامة، وتقنية الإبرة، ونهج الـ LAI-2000 لـ PCA.
A-C: قطع القرن المازة الأوروبية، D: قطعة خشب القيقب الجميز، p < 0.05 (*)، p < 0.001 (**)، p... 0.05 (ns). الشعيرات تظهر الانحرافات المعيارية. تم تعديل هذا الرقم بإذن38. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

وترد في الشكل 9انحرافات عن التقدير الناقص أو المفرط للمستوى الأدنى أو المفرط لـ LAI التي حصل عليها محلل مظلة النبات وتقنية الإبرة، مقارنة بقيم الـ LAI التي تم الحصول عليها من مصائد القمامة التي تعتبر المستوى المرجعي. وكانت التقديرات الناقصة لقيم الـ LAI التي تم قياسها باستخدام مصائد القمامة ومحلل مظلة النبات على القطع ألف وباء وجيم ودال هي 15.3 في المائة و11.0 في المائة و18.9 في المائة و5.8 في المائة على التوالي. وكان متوسط انحراف قيم LAI على قطع خشب الزان وجميع المؤامرات التي تم التحقيق فيها معا 15.1٪ و 12.7٪، على التوالي. على المؤامرات B، C، وD، وتقنية إبرة التقليل من قيمة LAI التي تم الحصول عليها من الفخاخ القمامة بنسبة 41.0٪، 38.0٪، و 40.0٪، على التوالي. على العكس من ذلك، على المؤامرة A، تم العثور على المبالغة في تقدير 13.0٪ بين قيم LAI التي تم الحصول عليها من قبل تقنية إبرة والفخاخ القمامة. وكان متوسط انحراف قيم LAI على الزان وجميع قطع الأراضي المدروسة بغض النظر عن تكوين أنواع الأشجار 39.7٪ و 26.5٪، على التوالي.

Figure 9
الشكل 9: يعني انحراف قيم LAI المقدرة باستخدام تقنية الإبرة وإبرة آي آي -2000 PCA من قيم LAI التي تم الحصول عليها من فخاخ القمامة التي تعتبر مرجعاً.
A-C: قطع الأرض الزان الأوروبي، D: قطعة القيقب الجميز، ALL - الانحراف المتوسط لجميع المؤامرات بغض النظر عن أنواع الأشجار. الشعيرات تظهر الانحرافات المعيارية. تم تعديل هذا الرقم بإذن38. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

بعد سقوط ورقة كاملة وقبل كسر برعم (أي، في أبريل)، يمكن قياس WAI بسهولة باستخدام محلل مظلة النبات. وبلغ متوسط القيم الموسمية للواي واي للأراضي ألف وباء وجيم ودال 1.33 و0.26 و0.99 و0.38 على التوالي (الشكل10). ولوحظ التطور الأكثر سرعة في مجال الـ LAI خلال الفترة من انقطاع البراعم الذي حدث في نيسان/أبريل وحتى بداية أيار/مايو (الجزء 1، الشكل 10). من شهر مايو حتى نهاية يونيو (الجزء 2، الشكل 10)،لوحظ استمرار التطور السريع لأوراق الأوراق LAI؛ ومع ذلك، مع كثافة أقل بالمقارنة مع الجزء 1. وفي الفترة من النصف الثاني من حزيران/يونيه إلى نهاية تموز/يوليه، انخفضت قيمة الـ LAI بمقدار 0.46 في الخطة باء. لذلك، كان الركود من LAI أكثر وضوحا خلال أشهر الصيف على هذه المؤامرة (الجزء 3، الشكل 10). في جميع منصات الغابات المدروسة، بدأت الأوراق في الانخفاض في نهاية أيلول/سبتمبر، ويتضح ذلك من الانخفاض في منحنى LAI (الجزء 4، الشكل 10).

Figure 10
الشكل 10: ديناميات LAI الموسمية خلال موسم النمو 2013.
LAI: مؤشر منطقة ورقة، WAI: مؤشر منطقة الخشبية، A-C: المؤامرات الزان الأوروبية، D: مؤامرة القيقب، DOY: يوم من السنة. الماس الفارغ يعني متوسط WAI الموسمية طرح من PAI للحصول على LAI الصحيح (LAI = PAI - WAI). الفترة 3 يبدو أن المرحلة الأكثر ملاءمة لمقارنة LAI من المواقف المتساقطة خلال موسم النمو كله. تعرض شعيرات الشعيرات الانحرافات المعيارية لتقدير LAI، وتعني المنطقة الرمادية الفاصل الزمني للثقة في منحنى LAI المتوسط. تم تعديل هذا الرقم بإذن38. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الارض ألف ب ج د
الإحداثيات الجغرافية 49°26'29.946 بوصة N 49°19'27.6 بوصة N 49°19'32.6 بوصة N 49°19'20.7 بوصة N
16°42'06.237" E 16°43'4.3" E 16°43'54.8" E 16°43'48.2" E
ارتفاع 600 م أ. س. ل. 450 م أ. س. ل. 460 م أ. س. ل.
حجر الاساس حمض الغرانابوليت غرانودوريت
تصنيف التربة (نوع التربة) [مودل] [أوليغوستروفيك] [كمبسول] المودال المادى كامبيسول
متوسط هطول الأمطار السنوي (مم) 592 596
متوسط درجة الحرارة السنوية (درجة مئوية) 7.0 7.0
اتجاه المنحدر Nw ث ن Nw
ميل المنحدر (٪) 10 15 20 10
نوع الغابة أبيتو-فاجيتوم أوليغو-ميسوتوبيتوم; المغذيات متوسطة التنوب الزان [فغتوم] [كلريوم]; خشب الزان الحجر الجيري فاجيتوم ميتوستروفيتوم; الزان الغني بالمغذيات Fagetum illimerosum mesotrophicum; لومي الزان

التذييل ألف: خصائص خطط الدراسة. A-C: الزان الأوروبي، D: القيقب الجميز. ويستند تصنيف نوع الغابات إلى العوامل الإيكولوجية (أي التربة والمناخ) وعلاقاتها بمنصات الغابات. وتبلغ مساحة كل قطعة من هذه الأراضي 400 مترمربع (20 × 20 مترا). تم تعديل هذا الجدول بإذن38.

الارض ألف ب ج د
عمر من الموقف (بالسنوات) 46 19 77 13
كثافة الوقوف (أشجار ها-1) 2300 2700 900 5800
الارتفاع (م) 18.3 ± 4.6 6.0 ± 1.3 22.6 ± 11.3 5.6 ± 0.8
DBH (سم) 13.4 ± 5.7 7.0 ± 1.3 24.1 ± 4.1 3.9 ± 1.6
BA1,3 2 هكتار-1) 38.8 ± 0.01 10.4 ± 0.01 40.9 ± 0.10 6.9 ± 0.01
تمثيل أنواع الأشجار (%) EB (100) EB (100) EB (100) SM (100)

التذييل باء: الخصائص الهيكلية (متوسط ± SD) من المدرجات التي تم التحقيق فيها. A-C: المؤامرات الزان الأوروبي، D: sycamore القيقب مؤامرة، DBH: قطرها في ارتفاع الثدي، BA1.3: منطقة القاعدية في ارتفاع الثدي في نهاية موسم النمو 2013، EB: الزان الأوروبي، SM: القيقب الجميز. تم تعديل هذا الجدول بإذن38.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

وتعتبر الفخاخ القمامة باعتبارها واحدة من أكثر الطرق دقة لأداء تقدير LAI8، لكنها أكثر كثافة في العمالة وتستغرق وقتا طويلا من الطرق غير المباشرة35،64 التي تم إدراجها في هذا البروتوكول. في إطار كامل إجراء تقدير LAI باستخدام الفخاخ القمامة، وتقدير دقيق لجيش تحرير السودان هو النقطة الأكثر أهمية10 لأن اتفاقية تحرير السودان يمكن أن تختلف مع الأنواع النباتية65،والتاريخ والسنة، وطول الوقت في الفخاخ، والطقس66،والموقع الخصوبة67. على الرغم من أن الفخاخ القمامة تعتبر عادة على المستوى المرجعي، وأداة معايرة للأساليب غير المباشرة38،49،يمكن أن يحدث تباين محتمل في تقدير LAI باستخدام الفخاخ القمامة بسبب تدفق الرياح، وعدد و توزيع الفخاخ داخل موقف بغض النظر عن غطاء المظلة وهيكل الوقوف، وحجم منطقة الوقوف،68،69 أو يمكن أيضا أن يكون سبب انحراف فخ القمامة من مستواها، موقف أفقي. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضا أن تتأثر قيم LAI التي تم الحصول عليها من قبل الفخاخ القمامة من قبل الطقس والمناخ70،وخاصة عن طريق تحلل القمامة سقوط10،11 أو تذبل من الأوراق في الفخاخ، والتي يمكن أن تثيرها الجفاف الشديد خلال أشهر الصيف. لذلك ، يجب تطبيق معامل تصحيح انكماش في هذه الحالة25،26،27. وتراوح العدد الكافي من الفخاخ القمامة لإجراء تقدير LAI بين 15 و 25 25،48،ومع ذلك، فإن أعلى مجموع مساحة الاستيلاء من الفخاخ لكل موقف التحقيق، وتقدير LAI أكثر دقة. الفخاخ القمامة لا تمكن المستخدمين من تقدير توزيع الأوراق ضمن الملف الرأسي من التيجان11،أو لتحديد قيمة LAI دقيقة في لحظة واحدة في الوقت المناسب خلال موسم النمو60،ولكن في فترة سقوط ورقة، فمن المفيد في تقدير ديناميات LAI وإجراء مقارنة بين السنوات من دينامياتها48،71. على الرغم من أن تقدير LAI دقيقة من قبل الفخاخ القمامة يرتبط كامل السنوي ورقة سقوط16، وقد تم تطبيق هذا النهج أيضا بنجاح في الغابات المختلطة دائمة الخضرة نفضي72.

تقنية إبرة هو جهد للاستخدام وقابلة للتطبيق فقط لتقف الغابات المتساقطة ومناسبة خاصة لتقف الغابات من الأنواع ذات الأوراق الكبيرة مثل البلوط(Quercus sp.) أو الزان(Fagus sp.) جنس. وهو أسهل للاستخدام على المواقع حيث القمامة تتحلل كليا كل عام10. إذا تم استخدام إبرة رقيقة وحادة، توفر هذه الطريقة تقديرات LAI دقيقة. المزايا الرئيسية لتقنية الإبرة هي استخدامها مباشرة، لا تحتاج إلى متر مساحة ورقة أو التوازن، ويجري أقل من ذلك بكثير تستغرق وقتا طويلا من استخدام الفخاخ القمامة الكلاسيكية20. وعلاوة على ذلك، فإنه جذاب للتطبيق، لأن افتراض توزيع أوراق عشوائية ليست ضرورية ونظرا لطابعها غير المدمرة11. ومع ذلك، فإن قياسات LAI المستندة إلى هذه الطريقة تقلل بشكل منهجي من قيم LAI التي يتم الحصول عليها من الفخاخ القمامة (بنسبة 6-37٪)،20 التي يدعمها أيضا Černý وآخرون38. يمكن أن يكونالتقليل من تقدير LAI (الشكل 8، الشكل9) بسبب قطر الإبرة المستخدمة، أو الإغاثة الدقيقة من سطح الأرض تحت المظلة المدروسة حيث يمكن نفخ الأوراق بواسطة الرياح إما في هبوط التضاريس أو خارجها من المطبات الصغيرة من السطح، أو مزيج من كل من العوامل المذكورة. وإلى جانب أوجه القصور هذه، يتم تعقيد طريقة الإبرة لاستخدامها في أنواع شجرة الصنوبر المتساقطة مثل Larch sp. بسبب حجم وشكل جهاز الاستيعاب.

محلل مظلة النبات هي واحدة من الطرق البصرية غير الضارة غير المباشرة. وتتمثل الميزة الرئيسية لتطبيقها الميداني السهل لتقدير LAI في إمكانية إجراء قياسات متكررة، مما يجعل من الممكن تقييم مسار LAI الموسمي خلال موسم النمو بأكمله،11 ويسمح لنطاق واسع تنفيذ ورصد طويل الأجل من LAI28. ويتطلب قانون البراءات LAI-2000 ظروفاً جوية محددة نسبياً لإجراء تقدير دقيق لـ LAI (الخطوة 3-4). يتم القضاء على هذا العيب المحتمل بشكل ملحوظ من خلال الإصدارات المحسنة، LAI-2200 PCA و LAI-2200C، والتي هي أكثر قوة فيما يتعلق بالوضع الشامل عند إجراء تقدير LAI41 بسبب قدرتها على أداء تشتت الضوء تحويل47. على الرغم من هذه الحقيقة، ينصح تقدير LAI باستخدام هذه أجهزة الاستشعار إما في ظل الظروف الملبدة بالغيوم القياسية34 أو الظروف المشمسة حيث سماء مشرقة مستقرة مع ارتفاع الشمس فوق الأفق21. تتطلب هذه الطريقة قياس فقط 1252 تصل إلى 25 نقطة أخذ العينات21 لكل موقف للوصول إلى المستوى المطلوب من الدقة. ومع ذلك، فإن القياسات البصرية المستندة إلى الكسور الفجوة ليست مناسبة للحامل مع منطقة ورقة عالية لأن هذه التقديرات LAI غير المباشرة مشبعة في قيم LAI حوالي 614. ولإجراء تقدير دقيق لـ LAI، هناك نقطة ضعف محتملة أخرى لنهج الـ LAI-2x00 PCA، وهو اشتراط قراءة مرجع فوق المظلة6. ومع ذلك، يمكن القضاء على هذا العيب من خلال إمكانية أخذ قياسات متزامنة وآلية في الوضع المزدوج عندما يتم التحكم في جهازي استشعار من قبل وحدة واحدة من الـ LAI-2000 PCA73 أو خلفائها المحسنة LAI-2200 PCA و LAI-2200C34 ،41.

ويبدو أن استخدام محلل المظلة النباتية لتقدير الـ WAI في الفترات غير الورقية وطرحها من الرقم القياسي لتسوية مقر المنشآت البصرية (أي الرقم القياسي الفعال لمنطقة النبات) في الفترة الورقية هو استخدام عمليقدره 72. وعلى النقيض من ذلك، فإن إمكانات هذا الصك مقيدة بميلها العام نحو التقليل من شأن الـ LAI في الستائر المتقطعة وغير المتجانسة15و20و43و49و74 الذي يعزى أساسا إلى مساهمة المواد الخشبية وآثار التكتل داخل المظلة10،72. على العكس من ذلك، يمكن ملاحظة المبالغة في تقدير LAI في المدرجات المكونة من الأنواع (على سبيل المثال، الحور) التي يمكن أن تحل محل أوراقها خلال موسم النمو11. وقد قام Deblonde et al.75 بتحديد كمية المواد الخشبية من خلال أساليب تدميرية مباشرة تستغرق وقتاً طويلاً جداً وكثيفة العمالة. ومن الممكن أيضا تقدير المساهمة الخشبية باستخدام القياس غير المباشر الذي يميزها ضمن النطاق القريب من الأشعة تحت الحمراء76،أو عن طريق المسح الضوئي بالليزر الأرضي إما باستخدام ماسح ضوئي ليزر77 أو سحب نقطة من LIDAR78 . وقد شوهد تقدير التقليل من قيمة الـ LAI بشكل خاص داخل تلك الستائر ذات التوزيع غير العشوائي (مثل الغابات دائمة الخضرة) حيث يقلل محلل المظلة النباتية من قيم LAI بنسبة 35-40% تقريبًا بسبب تكتل أوراق الشجر عند مستوى التصوير39 , 79- وباعتبارها إحدى الطرق الممكنة لإجراء تقدير دقيق لـ LAI، يوصي تشين وآخرون8 وLeblanc وآخرون80 بالجمع بين محلل المظلة النباتية وإشعاع وتتبع الكانوبي، الذي تحديد تأثير التكتل والمكونات الخشبية. ومع ذلك، فمن الممكن حاليا أيضا لتصحيح التكتل إما عن طريق طريقة المتوسط المتوسط81 أو طريقة توزيع حجم الفجوة82 أو مزيج من توزيع حجم الفجوة وأساليب المتوسط ذات الطول المحدود83 أو طريقة توزيع طول المسار84 كما ذكر يان وآخرون35 في دراستهم الاستعراضية. على الرغم من إحراز تقدم كبير في تطوير حسابات LAI باستخدام الأساليب البصرية غير المباشرة، لا تزال هناك بعض التحديات، لا سيما التي تنطوي على تقدير توزيع زاوية الورق حيث تطبيق المسح الضوئي النشط بالليزر التكنولوجيا هي واحدة من الطرق التي يمكن الكشف عنها، ولكن معلوماتها ثلاثية الأبعاد لم يتم استكشافها بشكل كامل حتى الآن وتنفيذها35.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه. وقد استخدمت النتائج التمثيلية من المادة Černý J, Haninec P, Pokorný R (2018) مؤشر منطقة الورق المقدرة بطرق مباشرة وشبه مباشرة وغير مباشرة في الزان الأوروبي ومنصات القيقب الجميز. مجلة أبحاث الغابات. doi: 10.1007/s11676-018-0809-0 (نسخة على الإنترنت) على أساس إذن نوع من مجلة البحوث الحرجية مجلس التحرير.

Acknowledgments

ونحن مدينون لمجلس تحرير مجلة البحوث الحرجية لتشجيعنا والإذن لنا باستخدام النتائج التمثيلية في هذا البروتوكول من المقال المنشور هناك. كما نود أن نشكر اثنين من المراجعين المجهولين على تعليقاتهما القيمة، التي حسنت المخطوطة بشكل كبير. تم تمويل البحث من قبل وزارة الزراعة في الجمهورية التشيكية، والدعم المؤسسي MZE-RO0118 والوكالة الوطنية للبحوث الزراعية (المشروع رقم. 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/

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Chen, J. M., Black, T. A. Defining leaf area index for non-flat leaves. Plant, Cell and Environment. 15, (4), 421-429 (1992).
  2. Sellers, J. P., et al. Modelling the exchanges of energy, water, and carbon between continents and the atmosphere. Science. 275, 502-509 (1997).
  3. Calvet, J. C., et al. An interactive vegetation SVAT model tested against data from six contrasting sites. Agricultural and Forest Meteorology. 92, (2), 73-95 (1998).
  4. Wang, Y. P., Leuning, R. A two-leaf model for canopy conductance, photosynthesis and partitioning of available energy. I. Model description and comparison with multi-layered model. Agricultural and Forest Meteorology. 91, (1-2), 89-111 (1998).
  5. Asner, G. P., Scurlock, J. M. O., Hicke, J. A. Global synthesis of leaf area index observations: implications for ecological and remote sensing studies. Global Ecology and Biogeography. 12, 191-205 (2003).
  6. Welles, J. M. Some indirect methods of estimating canopy structure. Remote Sensing Reviews. 5, (1), 31-43 (1990).
  7. Welles, J. M., Cohen, S. Canopy structure measurement by gap fraction analysis using commercial instrumentation. Journal of Experimental Botany. 47, (302), 1335-1342 (1996).
  8. Chen, J. M., Rich, P. M., Gower, S. T., Norman, J. M., Plummer, S. Leaf area index of boreal forests: Theory, techniques, and measurement. Journal of Geophysical Research. 102, (D24), 29429-29443 (1997).
  9. Weiss, M., Baret, F., Smith, G. J., Jonckheere, I., Coppin, P. Review of methods for in situ leaf area index (LAI) determination. Part II. Estimation of LAI, errors and sampling. Agricultural and Forest Meteorology. 121, 37-53 (2004).
  10. Bréda, N. J. J. Ground-based measurements of leaf area index: a review of methods, instruments and current controversies. Journal of Experimental Botany. 54, 2403-2417 (2003).
  11. Jonckheere, I., et al. Review of methods for in situ leaf area index determination. Part I. Theories, sensors, and hemispherical photography. Agricultural and Forest Meteorology. 121, (1-2), 19-35 (2004).
  12. Zheng, G., Moskal, M. Retrieving leaf area index (LAI) using remote sensing: theories, methods and sensors. Sensors. 9, (4), 2719-2745 (2009).
  13. Fassnacht, K. S., Gower, S. T., Norman, J. M., McMurtrie, R. E. A comparison of optical and direct methods for estimating foliage surface area index in forests. Agricultural and Forest Meteorology. 71, (1-2), 183-207 (1994).
  14. Gower, S. T., Kucharik, C. J., Norman, J. M. Direct and indirect estimation of leaf area index, fAPAR, and net primary production of terrestrial ecosystems. Remote Sensing of Environment. 70, (1), 29-51 (1999).
  15. Chason, J. W., Baldocchi, D. D., Huston, M. A. A comparison of direct and indirect methods for estimating forest canopy leaf area. Agricultural and Forest Meteorology. 57, (1-3), 107-128 (1991).
  16. Eriksson, H., Eklundh, L., Hall, K., Lindroth, A. Estimating LAI in deciduous forest stands. Agricultural and Forest Meteorology. 129, (1-2), 27-37 (2005).
  17. Ukonmaanaho, L., Pitman, R., Bastrup-Birk, A., Bréda, N. J. J., Rautio, P. Sampling and analysis of litterfall. Manual Part XIII. In: UNECE ICP Forests Programme Co-ordinating Centre (ed.): Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. Thünen Institute for Forest Ecosystems. Eberswalde, Germany. (2016).
  18. McShane, M. C., Carlile, D. W., Hinds, W. T. The effect of collector size on forest litter-fall collection and analysis. Canadian Journal of Forest Research. 13, (6), 1037-1042 (1993).
  19. Battaglia, M., Cherry, M., Beadle, C., Sands, P., Hingston, A. Prediction of leaf area index in eucalypt plantations: effects of water stress and temperature. Tree Physiology. 18, (8-9), 521-528 (1998).
  20. Dufrêne, E., Bréda, N. J. J. Estimation of deciduous forest leaf area index using direct and indirect methods. Oecologia. 104, (2), 156-162 (1995).
  21. Fleck, S., et al. Leaf area measurements. Manual Part XVII. In: UNECE ICP Forests Programme Co-ordinating Centre (Ed.) Manual of methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. Thünen Institute of Forest Ecosystems. Eberswalde, Germany. (2016).
  22. Fellner, H., Dirnberger, G. F., Sterba, H. Specific leaf area of European larch (Larix decidua Mill.). Trees-Structure and Function. 30, (4), 1237-1244 (2016).
  23. Niinemets, Ü Acclimation to low irradiance in Picea abies: influence of past and present light climate on foliage structure and function. Tree Physiology. 17, (11), 723-732 (1997).
  24. Čermák, J. Leaf distribution in large trees and stands of the floodplain forest in southern Moravia. Tree Physiology. 18, (11), 727-737 (1998).
  25. Chianucci, F., Cutini, A. Estimation of canopy properties in deciduous forests with digital hemispherical and cover photography. Agricultural and Forest Meteorology. 168, 130-139 (2013).
  26. Essaghi, S., Hachmi, M., Yessef, M., Dehhaoui, M. Leaf shrinkage: a predictive indicator of the potential variation of the surface area-to-volume ratio according to the leaf moisture content. SpringerPlus. 5, 1229 (2016).
  27. Chianucci, F., MacFarlane, C., Pisek, J., Cutini, A., Casa, R. Estimation of foliage clumping from the LAI-2000 Plant Canopy Analyser: effect of view caps. Trees-Structure and Function. 29, 355-366 (2015).
  28. Bequet, R. Environmental determinants of the temporal and spatial variability in leaf area index of Fagus sylvatica L., Quercus robur L., and Pinus sylvestris L. Thesis. University of Antwerp. Antwerp. (2011).
  29. Goodall, D. W. Some considerations in the use of point quadrats for the analysis of vegetation. Australian Journal of Biological Sciences. 5, (1), 1-41 (1952).
  30. Warren Wilson, J. Analysis of the spatial distribution of foliage by two-dimensional point quadrats. New Phytologist. 58, (1), 92-99 (1959).
  31. Warren Wilson, J. Inclined point quadrats. New Phytologist. 59, (1), 1-7 (1960).
  32. Warren Wilson, J. Estimation of foliage denseness and foliage angle by inclined point quadrants. Australian Journal of Botany. 11, (1), 95-105 (1963).
  33. Nizinski, J. J., Saugier, B. A model of leaf budding and development for a mature Quercus forest. Journal of Applied Ecology. 25, (2), 643-655 (1988).
  34. LI-COR. Instruction manual. LAI-2200 Plant Canopy Analyzer. LI-CORM. Lincoln, Nebraska, USA. (2011).
  35. Yan, G., et al. Review of indirect optical measurements of leaf area index: Recent advances, challenges, and perspectives. Agricultural and Forest Meteorology. 265, 390-411 (2018).
  36. Hicks, S. K., Lascano, R. J. Estimation of leaf area index for cotton canopies using the Li-Cor LAI 2000 plant canopy analyser. Agronomy Journal. 87, 458-464 (1995).
  37. He, Y., Guo, X., Wilmshurst, J. F. Comparison of different methods for measuring leaf area index in a mixed grassland. Canadian Journal of Plant Science. 87, (4), 803-813 (2007).
  38. Černý, J., Haninec, P., Pokorný, R. Leaf area index estimated by direct, semi-direct, and indirect methods in European beech and sycamore maple stands. Journal of Forestry Research. online version, 1-10 (2018).
  39. Gower, S. T., Norman, J. M. Rapid estimation of leaf area index in conifer and broad-leaf plantations. Ecology. 72, (5), 1896-1900 (1991).
  40. Planchais, I., Pontailler, J. Y. Validity of leaf areas and angles estimated in a beech forest from analysis of gap frequencies, using hemispherical photographs and a plant canopy analyser. Annals of Forest Science. 56, (1), 1-10 (1999).
  41. Danner, M., Locherer, M., Hank, T., Richter, K. Measuring leaf area index (LAI) with the Li-Cor LAI 2200C or LAI-2200 (+2200 Clear Kit) – Theory, measurement, problems, interpretation. EnMAP Field Guide Technical Report, GFZ Data Services. (2015).
  42. Chen, J. M., Black, T. A., Adams, R. S. Evaluation of hemispherical photography for determining plant area index and geometry of a forest stand. Agricultural and Forest Meteorology. 56, (1-2), 129-143 (1991).
  43. Stenberg, P. Correcting LAI-2000 estimates for the clumping of needles in shoots of conifer. Agricultural and Forest Meteorology. 79, (1-2), 1-8 (1996).
  44. Chen, J. M., Cihlar, J. Quantifying the effect of canopy architecture on optical measurements of leaf area index using two gap size analysis methods. IEEE Transactions on Geosciences and Remote Sensing. 33, (3), 777-787 (1995).
  45. Chen, J. M. Optically-based methods for measuring seasonal variation of leaf area index in boreal conifer stands. Agricultural and Forest Meteorology. 80, (2-4), 135-163 (1996).
  46. Lang, A. R. G. Application of some Cauchy’s theorems to estimation of surface area of leaves, needles and branches of plants and light transmittance. Agricultural and Forest Meteorology. 55, (3-4), 191-212 (1991).
  47. Kobayashi, H., Ryu, Y., Baldocchi, D. D., Welles, J. M., Norman, J. M. On the correct estimation of gap fraction: How to remove scattered radiation in gap fraction measurements? Agricultural and Forest Meteorology. 170-183, 170-183 (2013).
  48. Sprintsin, M., Cohen, S., Maseyk, K., Rotenberg, E., Grünzweig, J., Karnieli, A., Berliner, P., Yakir, D. Long term and seasonal courses of leaf area index in semi-arid forest plantation. Agricultural and Forest Meteorology. 151, (5), 565-574 (2011).
  49. Cutini, A., Matteucci, G., Mugnozza, G. S. Estimation of leaf area index with the Li-Cor LAI 2000 in deciduous forests. Forest Ecology and Management. 105, (1-3), 55-65 (1998).
  50. Woodgate, W., Soto-Berelov, M., Suarez, L., Jones, S., Hill, M., Wilkes, P., Axelsson, C., Haywood, A., Mellor, A. Searching for the optimal sampling design for measuring LAI in an upland rainforest. Proceedings of the Geospatial Science Research Symposium GSR2, December, Melbourne, Australia, (2012).
  51. Baret, F., et al. VALERI: a network of sites and a methodology for the validation of medium spatial resolution land satellite products. Remote Sensing of Environment. 76, (3), 1-20 (2008).
  52. Majasalmi, T., Rautiainen, M., Stenberg, P., Rita, H. Optimizing the sampling scheme for LAI-2000 measurements in a boreal forest. Agricultural and Forest Meteorology. 154-155, 38-43 (2012).
  53. Calders, K., et al. Variability and bias in active and passive ground-based measurements of effective plant, wood and leaf area index. Agricultural and Forest Meteorology. 252, 231-240 (2018).
  54. Leblanc, S. G., Chen, J. M. A practical method for correcting multiple scattering effects on optical measurements of leaf area index. Agricultural and Forest Meteorology. 110, 125-139 (2001).
  55. Rich, P. M. Characterizing plant canopies with hemispherical photographs. Remote Sensing Reviews. 5, (1), 13-29 (1990).
  56. Čater, M., Schmid, I., Kazda, M. Instantaneous and potential radiation effect on underplanted European beech below Norway spruce canopy. European Journal of Forest Research. 132, (1), 23-32 (2013).
  57. Le Dantec, V., Dufrêne, E., Saugier, B. Interannual and spatial variation in maximum leaf area index of temperate deciduous stands. Forest Ecology and Management. 134, (1-3), 71-81 (2000).
  58. Mussche, S., Samson, R., Nachtergale, L., De Schrijver, A., Lemeur, R., Lust, N. A comparison of optical and direct methods for monitoring the seasonal dynamics of leaf area index in deciduous forests. Silva Fennica. 35, (4), 373-384 (2001).
  59. Bequet, R., Campioli, M., Kint, V., Vansteenkiste, D., Muys, B., Ceulemans, R. Leaf area index development in temperate oak and beech forests is driven by stand characteristics and weather conditions. Trees-Structure and Function. 25, (5), 935-946 (2011).
  60. Neumann, H. H., Den Hartog, G. D., Shaw, R. H. Leaf-area measurements based on hemispheric photographs and leaf-litter collection in a deciduous forest during autumn leaf-fall. Agricultural and Forest Meteorology. 45, (3-4), 325-345 (1989).
  61. Küßner, R., Mosandl, R. Comparison of direct and indirect estimation of leaf area index in mature Norway spruce stands of eastern Germany. Canadian Journal of Forest Research. 30, (3), 440-447 (2000).
  62. Pokorný, R., Marek, M. V. Test of accuracy of LAI estimation by LAI-2000 under artificially changed leaf to wood area proportions. Biologia Plantarum. 43, (4), 537-544 (2000).
  63. Pokorný, R. Estimation of leaf area index in pure forest stands. Certificated methodology. L.V. Print, Uherské Hradišt? (2015).
  64. Lang, A. R. G., Yueqin, X., Norman, J. M. Crop structure and the penetration of direct sunlight. Agricultural and Forest Meteorology. 35, (1-4), 83-101 (1985).
  65. Niinemets, Ü, Kull, K. Leaf weight per area and leaf size of 85 Estonian woody species in relation to shade tolerance and light availability. Forest Ecology and Management. 70, (1-3), 1-10 (1994).
  66. Bouriaud, O., Soudani, K., Bréda, N. J. J. Leaf area index from litter collection: impact of specific leaf area variability within a beech stand. Canadian Journal of Remote Sensing. 29, (3), 371-380 (2003).
  67. Burton, A. J., Pregitzer, K. S., Reed, D. D. Leaf area and foliar biomass relationships in northern hardwood forests located along an 800 km acid deposition gradient. Forest Science. 37, (4), 1041-1059 (1991).
  68. Finotti, R., Rodrigues, F. S., Cerqueira, R., Vinícius, V. M. A method to determine the minimum number of litter traps in litterfall studies. Biotropica. 35, (3), 419-421 (2003).
  69. Yang, Y., Yanai, R. D., See, C. R., Arthur, M. A. Sampling effort and uncertainty in leaf litterfall mass and nutrient flux in northern hardwood forests. Ecosphere. 8, (11), e01999 (2017).
  70. Law, B. E., Cescatti, A., Baldocchi, D. D. Leaf area distribution and radiative transfer in open-canopy forests: implications for mass and energy exchange. Tree Physiology. 21, (12-13), 777-787 (2001).
  71. Guiterman, C. H., Seymour, R. S., Weiskittel, A. R. Long-term thinning effects on the leaf area of Pinus strobus L. as estimated from litterfall and individual-tree allometric models. Forest Science. 58, (1), 85-93 (2013).
  72. Liu, Z., Chen, J. M., Jin, G., Qi, Y. Estimating seasonal variations of leaf area index using litterfall collection and optical methods in four mixed evergreen-coniferous forests. Agriculture and Forest Meteorology. 209, 36-48 (2015).
  73. LI-COR. Instruction Manual. LAI-2000 Plant Canopy Analyzer. LI-COR. Lincoln, Nebraska, USA. (1991).
  74. Mason, E. G., Diepstraten, M., Pinjuv, G. L., Lasserre, J. P. Comparison of direct and indirect leaf area index measurements of Pinus radiata D. Don. Agricultural and Forest Meteorology. 166-167, 113-119 (2012).
  75. Deblonde, G., Penner, M., Royer, A. Measuring leaf-area index with the Li-Cor Lai-2000 in pine stands. Ecology. 75, (5), 1507-1511 (1994).
  76. Zou, J., Yan, G., Zhu, L., Zhang, W. Woody-to-total area ratio determination with a multispectral canopy imager. Tree Physiology. 29, (8), 1069-1080 (2009).
  77. Zhu, X., et al. Improving leaf area index (LAI) estimation by correcting for clumping and woody effects using terrestrial laser scanning. Agricultural and Forest Meteorology. 263, 276-286 (2018).
  78. Li, Z., Strahler, A., Schaaf, C., Jupp, D., Schaefer, M., Olofsson, P. Seasonal change of leaf and woody area profiles in a midaltitude deciduous forest canopy from classified dual-wavelenght terrestrial lidar point clouds. Agricultural and Forest Meteorology. 262, 279-297 (2018).
  79. Chen, J. M., Black, T. A. Foliage area and architecture of plant canopies from sunfleck size distributions. Agricultural and Forest Meteorology. 60, (3-4), 249-266 (1992).
  80. Leblanc, S. G., Chen, J. M., Fernandes, R., Deering, D. V., Conley, A. Methodology comparison for canopy structure parameters extraction from digital hemispherical photography in boreal forests. Agricultural and Forest Meteorology. 129, (3-4), 187-207 (2005).
  81. Lang, A. R. G., Yueqin, X. Estimation of leaf area index from transmission of direct sunlight in discontinuous canopies. Agricultural and Forest Meteorology. 37, (3), 229-243 (1986).
  82. Leblanc, S. G. Correction to the plant canopy gap-size analysis theory used by the Tracing Radiation and Architecture of Canopies instrument. Applied Optics. 41, (36), 7667-7670 (2002).
  83. Leblanc, S. G., Chen, J. M., Kwong, M. Tracing Radiation and Architecture of Canopies MANUAL 2.1.4. Natural Resources Canada. (2005).
  84. Hu, R., Yan, G., Mu, X., Luo, J. Indirect measurement of leaf area index on the basis of path length distribution. Remote Sensing of Environment. 155, 239-247 (2014).
تقدير مؤشر منطقة الورق باستخدام ثلاث طرق متميزة في مواقف نفضي نقية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter