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Feldmessung des effektiven Blattflächenindex mit optischem Gerät im Vegetationsdach

Published: July 29, 2021 doi: 10.3791/62802
Automatic Translation
1,2, 2
1Forestry and Game Management Research Institute, Research Station at Opočno, 2Department of Silviculture, Faculty of Forestry and Wood Technology, Mendel University in Brno

Summary

Die schnelle und präzise Schätzung des Blattflächenindex (LAI) in terrestrischen Ökosystemen ist entscheidend für eine Vielzahl von ökologischen Studien und die Kalibrierung von Fernerkundungsprodukten. Hier wird das Protokoll für die Verwendung des neuen optischen Geräts LP 110 für bodengebundene In-situ-LAI-Messungen vorgestellt.

Abstract

Der Blattflächenindex (LAI) ist eine wesentliche Baumkronenvariable, die die Menge an Laub in einem Ökosystem beschreibt. Der Parameter dient als Schnittstelle zwischen grünen Bestandteilen von Pflanzen und der Atmosphäre, und viele physiologische Prozesse laufen dort ab, vor allem photosynthetische Aufnahme, Atmung und Transpiration. LAI ist auch ein Eingabeparameter für viele Modelle, die Kohlenstoff, Wasser und den Energiekreislauf beinhalten. Darüber hinaus dienen bodengestützte In-situ-Messungen als Kalibriermethode für LAI, das aus Fernerkundungsprodukten gewonnen wird. Daher sind einfache indirekte optische Methoden notwendig, um präzise und schnelle LAI-Schätzungen vorzunehmen. Der methodische Ansatz, die Vorteile, Kontroversen und Zukunftsperspektiven des neu entwickelten optischen Geräts LP 110, das auf der Beziehung zwischen der durch das Vegetationsdach übertragenen Strahlung und den Lücken des Blätterdachs basiert, wurden im Protokoll diskutiert. Darüber hinaus wurde das Instrument mit dem Weltstandard LAI-2200 Plant Canopy Analyzer verglichen. Der LP 110 ermöglicht eine schnellere und einfachere Verarbeitung der im Feld erfassten Daten und ist kostengünstiger als der Plant Canopy Analyzer. Das neue Gerät zeichnet sich durch seine Benutzerfreundlichkeit sowohl für Über- als auch für Unterdachmessungen aus, da es die Sensorempfindlichkeit, den eingebauten digitalen Neigungsmesser und die automatische Protokollierung der Messwerte an der richtigen Position erhöht. Daher ist das handgehaltene LP 110-Gerät ein geeignetes Gerät für die Durchführung von LAI-Schätzungen in Forstwirtschaft, Ökologie, Gartenbau und Landwirtschaft auf der Grundlage der repräsentativen Ergebnisse. Darüber hinaus ermöglicht das gleiche Gerät dem Benutzer auch genaue Messungen der einfallenden photosynthetisch aktiven Strahlungsintensität (PAR).

Introduction

Vordächer sind Orte zahlreicher biologischer, physikalischer, chemischer und ökologischer Prozesse. Die meisten von ihnen sind von Baumkronenstrukturen betroffen1. Daher ist eine genaue, schnelle, zerstörungsfreie und zuverlässige Quantifizierung der Vegetationskronen in situ für eine breite Palette von Studien in den Bereichen Hydrologie, Kohlenstoff- und Nährstoffkreislauf und globaler Klimawandel von entscheidender Bedeutung2,3. Da Blätter oder Nadeln eine aktive Schnittstelle zwischen der Atmosphäre und der Vegetation darstellen4, ist eines der kritischen strukturellen Merkmale des Blätterdachs der Blattflächenindex (LAI)5, definiert als die Hälfte der gesamten grünen Blattoberfläche pro Einheit horizontaler Grundfläche oder Kronenprojektion für Individuen, ausgedrückt in m2 pro m2 als dimensionslose Variable6, ( 7) DIE MITGLIEDSTAATEN SIND IN DEN

Verschiedene Instrumente und methodische Ansätze zur Abschätzung terrestrischer LAI und ihrer Vor- und Nachteile in verschiedenen Ökosystemen wurden bereits vorgestellt8,9,10,11,12,13,14,15. Es gibt zwei Hauptkategorien von LAI-Schätzmethoden: direkt und indirekt (siehe umfassende Reviews8,9,10,11,12 für weitere Details). Hauptsächlich in Waldbeständen verwendet, werden bodengestützte LAI-Schätzungen routinemäßig mit indirekten optischen Methoden aufgrund des Fehlens einer direkten LAI-Bestimmung erhalten, aber sie stellen in der Regel eine zeitaufwendige, arbeitsintensive und zerstörerische Methode dar9,10,12,16. Darüber hinaus leiten indirekte optische Methoden LAI aus leichter messbaren verwandten Parametern (unter dem Gesichtspunkt seiner zeit- und arbeitsintensiven Natur)17ab, wie z.B. das Verhältnis zwischen einfallender Bestrahlung über und unter dem Baldachin und der Quantifizierung von Baldachinlücken14. Es ist offensichtlich, dass Plant Canopy Analyzer auch weit verbreitet sind, um Satelliten-LAI-Abrufe zu validieren18; Daher wurde es als Standard für den Vergleich von LP 110 angesehen (siehe Tabelle der Materialien für weitere Details zu den verwendeten Instrumenten).

Der LP 110 wurde als aktualisierte Version des zunächst selbstgebauten Einfachinstruments ALAI-02D19 und später LP 10020als enger Konkurrent für Plant Canopy Analyzer entwickelt. Als Vertreter indirekter optischer Verfahren ist das Gerät handgehalten, leicht, batteriebetrieben, ohne dass eine Kabelverbindung zwischen Sensor und Datenlogger erforderlich ist, die einen digitalen Neigungsmesser anstelle einer Wasserwaage verwendet und eine schnellere und genauere Positionierung und Wertmessung ermöglicht. Darüber hinaus wurde das Gerät entwickelt, um sofortige Auslesungen zu notieren. Somit ist die Zeitschätzung, die für die Datenerfassung im Feld benötigt wird, für den LP 110 kürzer als für den Plant Canopy Analyzer um etwa 1/3. Nach dem Export der Auslesungen auf einen Rechner stehen die Daten für die Weiterverarbeitung zur Verfügung. Das Gerät zeichnet die Bestrahlungsstärke innerhalb der Blauen Lichtwellenlängen (d. H. 380-490 nm)21,22 unter Verwendung eines LAI-Sensors für eine LAI-Berechnung auf. Der LAI-Sensor wird durch eine opake Restriktionskappe mit 16° (Z-Achse) und 112° (X-Achse) Sichtfeld maskiert (Abbildung 1). So kann die Lichtdurchlässigkeit mit dem Gerät gemessen werden, das entweder senkrecht zur Bodenoberfläche (d. H. Zenitwinkel 0 °) oder in fünf verschiedenen Winkeln von 0 °, 16 °, 32 °, 48 ° und 64 ° gehalten wird, um auch die Neigung der Baldachinelemente ableiten zu können.

Figure 1
Abbildung 1: Physikalische Merkmale des LP 110. Die MENU-Taste ermöglicht es dem Benutzer, im gesamten Display nach oben und unten zu wechseln, und die SET-Taste dient als Enter-Taste (A). Die Zenitansicht unter verschiedenen Neigungswinkeln (±8 aufgrund der Seitenansicht) und die horizontale Ansicht ist für LP 110 bis 112°(B)ähnlich wie beim Plant Canopy Analyzer (modifiziert durch Restriktoren) fixiert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Aufgrund der höheren Empfindlichkeit des LAI-Sensors, seines eingeschränkten Sichtfeldes, des eingebauten digitalen Neigungsmessers und der automatischen Protokollierung der Messwerte an der richtigen Position, die durch den Ton ohne Knopfdruck angezeigt wird, eignet sich das neue Instrument auch für Messungen oberhalb des Blätterdachs in engen Tälern oder sogar auf breiteren Forststraßen, um eine Vielzahl von Himmelsbedingungen zu messen. Darüber hinaus ermöglicht es die Quantifizierung reifer Bestandsdächer über der relativ hohen Regeneration und erreicht eine höhere Genauigkeit der Bestrahlungswerte als der Plant Canopy Analyzer. Darüber hinaus entspricht der Preis von LP 110 etwa 1/4 des Plant Canopy Analyzers. Umgekehrt ist die Nutzung von LP 110 in dichten (d.h. LAIe auf Bestandsebene über 7,88)23 oder sehr niedrigen Vordächern als Grünland begrenzt.

Der LP 110 kann in zwei Betriebsmodi arbeiten: (i) einem einzigen Sensormodus, der sowohl Unterdachungs- als auch Referenzwerte (über dem untersuchten Baldachin oder auf einer ausreichend weit verbreiteten Lichtung in der Nähe der analysierten Vegetation) vor, nach oder während Messungen unter dem Baldachin mit demselben Instrument durchführt, und (ii) einem Dual-Sensor-Modus, der das erste Instrument für die Messung von Messungen unter dem Baldachin verwendet. während die zweite für die automatische Protokollierung von Referenzmesswerten innerhalb eines regelmäßigen vordefinierten Zeitintervalls (von 10 bis 600 s) verwendet wird. Der LP 110 kann mit einem kompatiblen GPS-Gerät (siehe Materialtabelle)kombiniert werden, um die Koordinaten jedes Messpunktes unter dem Baldachin für beide oben genannten Modi aufzuzeichnen.

Der effektive Blattflächenindex (LAIe)24 beinhaltet den Klumpindexeffekt und kann aus Messungen der Sonnenstrahleinstrahlung abgeleitet werden, die über und unter dem untersuchten Vegetationsdach25durchgeführt wurden. Für die folgende LAIe-Berechnung muss daher die Transmission (t) aus der Bestrahlung berechnet werden, die sowohl unterhalb des Blätterdachs (I) als auch oberhalb der Vegetation (Io) von der LP 110-Vorrichtung gemessen wird.

t = I / I0 (1)

Da die Bestrahlungsintensität exponentiell abnimmt, wenn sie durch ein Vegetationsdach fließt, kann LAIe nach dem beer-Lambert-Extinktionsgesetz berechnet werden, das durch Monsi und Saeki modifiziert wurde9,26

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

Dabei ist k der Extinktionskoeffizient. Der Extinktionskoeffizient spiegelt die Form, Ausrichtung und Position jedes Elements im Vegetationsdach mit der bekannten Neigung des Blätterdachelements und der Blickrichtung9,12 wider. Der k-Koeffizient (siehe Gleichung 2) hängt von der Absorption der Bestrahlungsstärke durch das Laub ab und unterscheidet sich zwischen den Pflanzenarten aufgrund der morphologischen Parameter der Baumkronenelemente, ihrer räumlichen Anordnung und der optischen Eigenschaften. Da der Extinktionskoeffizient in der Regel um 0,59,27schwankt, kann Gleichung 2 vereinfacht werden, wie von Lang et al.28 in etwas anderer Weise für heterogene und homogene Vordächer dargestellt:

In einem heterogenen Baldachin

LAIe = 2 x | Equation 1 ln t| (3),

oder

In einem homogenen Baldachin

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

Dabei ist t: der Transmissionsgrad an jedem Messpunkt unterhalb des Baldachins und T: der durchschnittliche Transmissionsgrad aller t-Werte pro gemessenem Transekt oder Ständer.

In Waldbeständen muss LAIe aufgrund eines Verklumpungseffekts des Assimilationsapparates innerhalb der Triebe29,30,31,32,33,34weiter korrigiertwerden, um den tatsächlichen LAI-Wert zu erhalten.

Das Protokoll widmet sich der praktischen Nutzung des optischen Geräts LP 110 zur Schätzung von LAIe in einem ausgewählten Beispiel mitteleuropäischer Nadelwaldbestände (siehe Tabelle 2 und Tabelle 3 für die Standort-, Struktur- und dendrometrischen Eigenschaften). Die LAIe-Schätzung in einem Vegetationsschild mit diesem Gerät basiert auf einer weit verbreiteten optischen Methode, die sich auf die Transmission von photosynthetisch aktiver Strahlung und den Canopy-Gap-Anteil bezieht. Das Papier zielt darauf ab, ein umfassendes Protokoll für die Durchführung der LAIe-Schätzung mit dem neuen optischen Gerät LP 110 bereitzustellen.

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Protocol

HINWEIS: Bevor Sie mit den geplanten Feldmessungen beginnen, laden Sie den Akku des LP 110-Geräts ausreichend auf. Schließen Sie das Gerät (USB-Anschluss, siehe Abbildung 1) und den Computer über das angeschlossene Kabel an. Der Batteriestatus wird in der linken oberen Ecke des Gerätedisplays angezeigt.

1. Kalibrierung vor der Messung

HINWEIS: Führen Sie für den LP 110 eine Dunkelkalibrierung des LAI-Sensors und integrierte Neigungsmesserkalibrierungen durch, bevor Sie mit jeder Feldmesskampagne beginnen.

  1. Dunkelkalibrierung des LAI-Sensors
    1. Schalten Sie das Instrument ein, indem Sie die Set-Taste mindestens 1 s lang gedrückt halten.
      HINWEIS: Die Schaltfläche Festlegen dient als Eingabetaste.
    2. Wählen Sie Einstellungen (die Menütaste ermöglicht das Umschalten nach oben und unten) und drücken Sie die Set > Lai Cal., drücken Sie die Set-Taste und überprüfen Sie dann, ob die LAI-Kalibrierungskonstante auf 1 (d. h. C = 1,0) festgelegt ist. Ist dies nicht der Fall, drücken Sie wiederholt die Set-Taste, um die Konstante auf 1,0 einzustellen, und kehren Sie zum Hauptmenü zurück (drücken Sie Menü | Rückgabe | Festlegen).
      HINWEIS: Bei LAI-Messungen im Einzelsensormodus (siehe Abschnitt 2) wird für alle Messungen ein konstanter Wert von 1,0 empfohlen.
    3. Wählen Sie Einstellungen und drücken Sie set | Lai Null | Setzen Sie. Decken Sie den LAI-Sensor vollständig ab, z. B. mit einem undurchsichtigen Tuch oder einer Handfläche, um Lichtinterferenzen während des gesamten Kalibrierungsprozesses zu vermeiden. Drücken Sie anschließend die Set-Taste, um den Nullwert beizubehalten, der auf dem Display angezeigt wird.
    4. Drücken Sie wiederholt die Menütaste, bis die Eingabetaste ausgewählt ist, um zum Hauptmenü zurückzukehren, und drücken Sie dann die Set-Taste.
  2. Neigungsmesser-Kalibrierungen
    HINWEIS: Jedes LP 110-Gerät ist mit einem eingebauten elektronischen Neigungsmesser ausgestattet, um den korrekten Neigungswinkel der Messwerte zu gewährleisten. Der interne Neigungsmesser muss mit einem Wasserstand (neu-)kalibriert werden.
    1. Vertikale Kalibrierung
      1. Wenn das Gerät ausgeschaltet ist, halten Sie die Set-Taste mindestens 1 s lang gedrückt, um das Gerät einzuschalten.
      2. Wählen Sie Einstellungen und drücken Sie set | Vertikale Cal. | So wird der elektronische Neigungsmesser aktiviert.
      3. Halten Sie das Gerät senkrecht und legen Sie zusammen mit dem Instrument einen Wasserstand auf die seitliche Seite.
      4. Balancieren Sie das Gerät nach links oder rechts entsprechend der Wasserstandsblase aus, um einen Null- oder Nahe-Null-Wert für die X-Achse zu erreichen. Wenn nicht, drücken Sie die Set-Taste, um die Messwerte so lange anzupassen, bis Null für die X-Achse gelesen wird.
      5. Platzieren Sie den Wasserstand entlang der Rückseite des Geräts, um die vertikale Kalibrierung abzuschließen.
      6. Kippen Sie das Gerät wieder nach links oder rechts und prüfen Sie, ob das Gerätedisplay für die X-Achse Null anzeigt.
      7. Halten Sie die Nullwinkelposition für die X-Achse und neigen Sie das Gerät gleichzeitig nach vorne oder hinten (die Z-Achse) entsprechend der Wasserstandsblase, wobei Sie sicherstellen, dass der X-Achsenwinkelwert bei Null oder nahe Null bleibt.
      8. Überprüfen Sie, ob der Messwert der Z-Achse gleich Null ist oder sich Null nähert. Wenn nicht, halten Sie die Set-Taste gedrückt und kalibrieren Sie das Gerät neu, um Nullwerte für X- und Z-Achsen einzustellen.
      9. Drücken Sie wiederholt die Menütaste, bis die Eingabetaste ausgewählt ist, um zum Hauptmenü zurückzukehren, und drücken Sie dann die Set-Taste.
    2. Horizontale Kalibrierung
      1. Wählen Sie Einstellungen und drücken Sie die | Horizontale cal. | So eingestellt, dass der elektronische Neigungsmesser ausgelöst wird.
      2. Halten Sie das Gerät horizontal. Platzieren Sie dann den Wasserstand entlang der Rückseite des Geräts.
      3. Nivellieren Sie das Gerät in der horizontalen Position entsprechend den Wasserstandsblasen. Kippen Sie das Instrument nach links oder rechts und entlang der X- bzw. Y-Achse nach oben oder unten.
      4. Nachdem Sie die richtige Sensorposition gemäß beiden Wasserstandsblasen erreicht haben, überprüfen Sie, ob der Messwert für die Y-Achse Null oder nahe Null ist. Ist dies nicht der Fall, drücken Sie die Set-Taste, um die horizontale Position des Instruments neu zu kalibrieren.
      5. Drücken Sie wiederholt die Menütaste, bis die Eingabetaste ausgewählt ist, um zum Hauptmenü zurückzukehren, und drücken Sie dann die Set-Taste.

2. Single-Sensor-Modus für LAIe-Schätzung

  1. Wenn das Gerät ausgeschaltet ist, drücken Sie die Set-Taste für mindestens 1 s, um das Gerät einzuschalten.
  2. Kalibrieren Sie das Gerät vor Beginn jeder Feldmesskampagne gemäß den Schritten 1.1 und 1.2.
    HINWEIS: Wenn die Kalibrierung bereits durchgeführt wurde, fahren Sie mit Schritt 2.3 fort.
  3. Stellen Sie anschließend das aktuelle Datum und die Uhrzeit ein (finden Sie Einstellungen im Hauptmenü, indem Sie wiederholt die Menütaste drücken. Drücken Sie dann set | Zeit; Drücken Sie erneut die Taste Set) und kehren Sie zum Hauptmenü zurück (wählen Sie Return und halten Sie die Set-Taste gedrückt).
    HINWEIS: Für eine genaue Zeiteinstellung passen Sie die Zeit mit dem Computer ab, wie in der entsprechenden Software angezeigt (verbinden Sie das LP 110-Gerät über das angeschlossene Kabel mit dem Computer. Öffnen Sie die Software, drücken Sie die Setup-| Geräte-ID-| Gerät. Wählen und drücken Sie Online Control | Zeit. Aktivieren Sie dann die Option Mit Computerzeit synchronisieren und drücken Sie Bearbeiten).
  4. Stellen Sie das Gerät über Einstellungen auf den Einzelwinkel-Messmodus ein. Drücken Sie Set | Winkel | | festlegen Single (bestätigen Sie mit der Menütaste) und kehren Sie zum Hauptmenü zurück (wählen Sie Return und halten Sie die Set-Taste gedrückt).
    1. Wenn die Blattwinkelneigung geschätzt werden muss, stellen Sie den Mehrwinkel-Messmodus ein. Einstellungen | Winkel | Multi (drücken Sie die Menü-Taste) und kehren Sie zum Hauptmenü zurück (wählen Sie return und halten Sie die Set-Taste gedrückt).
  5. Wenn eine Aufzeichnung über die Positionen der Messungen benötigt wird, schalten Sie das entsprechende GPS-Gerät ein (detaillierte Anweisungen und die Materialtabellefinden Sie in den abschnitten unten). Wenn nicht, fahren Sie mit Schritt 2.6 fort.
    1. Überprüfen Sie, ob die Uhrzeit des Geräts mit dem Computer übereinstimmt.
      HINWEIS: Die Zeit muss korrekt eingestellt sein, um die Zeitzone am untersuchten Ort widerzuspiegeln.
    2. Schalten Sie das GPS-Gerät ein und warten Sie einen Moment, bis die aktuelle Position gefunden ist. Überprüfen Sie den Standort auf dem Display des GPS-Geräts.
      HINWEIS: Die Präzision hängt von der Dichte des Blätterdachs der untersuchten Vegetation ab.
    3. Führen Sie sowohl den LP 110 als auch das GPS-Gerät mit, wenn Sie alle Feldmessungen durchführen.
    4. Nachdem Sie alle Feldmessungen durchgeführt haben, schließen Sie beide Geräte an den Computer an, laden Sie die Daten herunter und verarbeiten Sie sie in der entsprechenden Software (siehe Materialtabelle)gemäß LP 110 Handbuch und Benutzerhandbuch, Bedienungsanleitung Abschnitt35.
  6. Führen Sie eine Referenzmessung in einem offenen Bereich oder über der gemessenen Vegetation durch (d. H. Eine Messung über dem Blätterdach). Verhindern Sie bei sonnigem Wetter, dass Licht direkt in den Sichteinschränkungsbecher eindringt (siehe Abbildung 1).
    HINWEIS: Für den Einzelsensor-Messmodus sollten Sie bei konstanten Lichtverhältnissen bei Standardbewölkung, vor Sonnenaufgang oder nach Sonnenuntergang sowohl Messungen über als auch unter dem Baldachin ablesen (Abbildung 2), um falsche Bestrahlungsstärkewerte zu vermeiden.

Figure 2
Abbildung 2: Optimale Wetterbedingungen für LAIe-Messungen mit dem LP 110. Die optimalen Wetterbedingungen beim Einsatz des LP 110 sind gleichmäßig bewölkter Himmel ohne direkte Sonneneinstrahlung (A) oder entweder vor Sonnenaufgang oder nach Sonnenuntergang (B). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

  1. Wählen Sie im Hauptmenü Messung (drücken Sie die Set-Taste) und wählen Sie dann Lai Ref. Nach dem Drücken der Set-Taste wird der Referenzmessmodus aktiviert.
    HINWEIS: Der aktuelle Bestrahlungsstärkewert wird auf dem Display angezeigt. Dieser Wert ist noch nicht im internen Speicher des Geräts gespeichert (der Messmodus wird zu diesem Zeitpunkt ausgelöst).
  2. Drücken Sie anschließend erneut die Set-Taste, um die Suche nach der richtigen LAI-Sensorposition (d. h. Zenitwinkel 0°) zu starten und sowohl den integrierten Neigungsmesser als auch die Schallanzeige zu aktivieren.
    HINWEIS: Gleichzeitig erscheint die aktuelle Position des LAI-Sensors sowohl für die X- als auch für die Z-Achse auf dem Display.
  3. Halten Sie das Gerät anschließend senkrecht zum Boden und stellen Sie sicher, dass der LAI-Sensor in Richtung Zenit gerichtet ist.
    HINWEIS: Die Lautstärke der Schallanzeige nimmt zu, wenn sie sich dem richtigen Zenitwinkel nähert.
  4. Überprüfen Sie das Display, neigen Sie das Instrument sowohl nach links als auch nach rechts sowie nach vorne und hinten. Der Referenzwert wird automatisch erfasst und sofort gespeichert, sobald der von der X- und Z-Achse definierte Zenitwinkel Null oder weniger als 5 erreicht (der Piepton stoppt).
    HINWEIS: Wenn man bedenkt, dass die richtige Position in einem sehr engen Bereich (d. H. Mm) erreicht werden muss, kann dieser Schritt ermüdend sein.
  1. Nachdem Sie Referenzmessung(en) durchgeführt haben, kehren Sie zum Messmenü zurück, indem Sie die Menütaste drücken. Beginnen Sie dann, das Niveau der übertragenen Bestrahlungsstärke unterhalb des Baldachins zu messen.
    1. Definieren Sie die Positionen für die Messung unter dem Baldachin und beginnen Sie mit der Messung des Lichtdurchlässigkeitswerts mit dem LAI-Sensor des Geräts.
      ANMERKUNG: Das Muster der LAIe-Feldmessungen in verschiedenen Baumkronenstrukturen wird ausführlich von Černý et al.36 und Fleck et al.37erwähnt.
    2. Wählen Sie im Maßmenü Lai aus. Drücken Sie die Set-Taste, um den Modus für die Messung der transmittierten Bestrahlungsstärke unterhalb des Baldachins zu aktivieren.
      HINWEIS: Der aktuelle Bestrahlungsstärkewert wird auf dem Display angezeigt. Dieser Wert ist noch nicht im internen Speicher des Geräts gespeichert (der Messmodus wird zu diesem Zeitpunkt ausgelöst).
    3. Drücken Sie erneut die Set-Taste, um die Messwerte unter dem Baldachin aufzuzeichnen. Der eingebaute Neigungsmesser und die Schallanzeige werden ausgelöst, um die richtige LAI-Sensorposition (d. h. Zenitwinkel 0°) zu erhalten.
      HINWEIS: Gleichzeitig erscheint die aktuelle Position des LAI-Sensors sowohl für die X- als auch für die Z-Achse auf dem Display.
    4. Halten Sie anschließend das Gerät senkrecht zum Boden und stellen Sie sicher, dass der LAI-Sensor in Richtung Zenit gerichtet ist.
      HINWEIS: Die Lautstärke der Schallanzeige nimmt zu, wenn sie sich dem richtigen Zenitwinkel nähert.
    5. Überprüfen Sie das Display, neigen Sie das Instrument sowohl nach links als auch nach rechts sowie nach vorne und hinten. Alle Messwerte unter dem Baldachin werden automatisch erfasst und sofort gespeichert, sobald der von der X- und Z-Achse definierte Zenitwinkel Null oder weniger als 5 erreicht (der Piepton hört auf).
      HINWEIS: Wenn man bedenkt, dass die richtige Position in einem sehr engen Bereich (mm) erreicht werden muss, kann dieser Schritt ermüdend sein.
  2. Fahren Sie mit weiteren Messungen der übertragenen Bestrahlungsstärke unterhalb des Vegetationsdachs fort, indem Sie die Schritte 2.7.3-2.7.5 ausführen.
    HINWEIS: Referenzmessungen können auch jederzeit zwischen den Messungen unter dem Baldachin durchgeführt werden. Drücken Sie beispielsweise nach Abschluss jedes Transekts die Menü-Taste, wählen Sie Lai Ref (halten Sie die Set-Taste gedrückt) und fahren Sie gemäß den Schritten 2.6.2-2.6.4 fort.Je mehr Messungen unter dem Baldachin während der Messungen unter dem Baldachin gemessen werden, desto genauer sind die Referenzberechnungen.
  3. Unmittelbar nach Abschluss der Messungen unterhalb des Baldachins (Drücken Sie die Menütaste, wählen Sie Lai Ref und halten Sie die Set-Taste gedrückt) führen Sie eine Messung der Bestrahlungsstärke in einem offenen Bereich durch, um den letzten Referenzwert gemäß Schritt 2.6.2 zu erhalten. bis 2.6.4.
  4. Drücken Sie wiederholt die Menütaste, bis die Eingabetaste ausgewählt ist, um zum Hauptmenü zurückzukehren, und drücken Sie dann die Taste Set .
  5. Nach jeder Messung werden die Daten im internen Speicher des Geräts gespeichert. Halten Sie die Menütaste mindestens 1 s lang gedrückt, um das Gerät sicher auszuschalten, ohne Daten zu löschen.
  6. Schließen Sie das Instrument an den Computer an. die Daten herunterladen und verarbeiten. Ein Beispiel für Feldmessung und LAIe-Berechnung wird in Abschnitt 4 beschrieben.

3. Dual-Sensor-Modus zur Schätzung von LAIe

  1. Schalten Sie beide Instrumente ein, indem Sie die Set-Taste mindestens 1 s lang gedrückt halten.
    HINWEIS: Instrument_1 und Instrument_2 sind für Die Messwerte oben (Referenz) bzw. unter dem Baldachin vorgesehen. Im Dual-Sensor-Messmodus wird ein Gerät (Instrument_1) auf einem Stativ in einem offenen Bereich (oder an der Spitze eines Klimamastes über dem Baldachin) montiert, während das zweite (Instrument_2) für Messungen der transmittierten Bestrahlungsstärke unter dem Baldachin dient. Instrument_1 protokolliert das Referenzsignal automatisch in einem vordefinierten Zeitintervall (von 10 s bis 600 s). Dieser Ansatz sammelt eine beträchtliche Menge an Referenzdaten und erhöht so die Genauigkeit bei der Berechnung von Referenzwerten für einzelne Messungen unterhalb des Baldachins.
  2. Stellen Sie das aktuelle Datum und die Uhrzeit beider Instrumente ein (Einstellungen finden Sie im Hauptmenü, indem Sie wiederholt die Menü-Taste drücken. Drücken Sie dann set | Zeit | Setzen Sie. Kehren Sie zum Hauptmenü zurück (wählen Sie Return und halten Sie die Set-Taste gedrückt).
    HINWEIS: Für eine genaue Zeiteinstellung passen Sie die Zeit mit dem Computer ab, wie in der entsprechenden Software angezeigt (verbinden Sie das Gerät über das angeschlossene Kabel mit dem Computer. Öffnen Sie die Software, und drücken Sie dann Setup | Geräte-ID-| Gerät. Wählen Sie als Nächstes onlinesteuerung aus, und drücken Sie | Zeit. Aktivieren Sie die Option Mit Computerzeit synchronisieren und drücken Sie Bearbeiten).
  3. Stellen Sie anschließend beide Geräte auf den Einzelwinkel-Messmodus ein. Wählen Sie Einstellungen (halten Sie die Set-Taste gedrückt) | Winkel | | festlegen Single (bestätigen Sie mit der Menü-Taste). Kehren Sie zum Hauptmenü zurück (wählen Sie Return und halten Sie die Set-Taste gedrückt).
    1. Wenn die Blattwinkelneigung innerhalb des untersuchten Vegetationsdachs geschätzt werden muss, stellen Sie Instrument_2 (Werte unter dem Blätterdach) auf den Multi-Winkel-Messmodus ein. Wählen Sie Einstellungen (drücken Sie die Set-Taste) | Winkel (drücken Sie die Set-Taste). Wählen Sie als Nächstes Multi (bestätigen Sie mit der Menütaste) und kehren Sie dann zum Hauptmenü zurück (wählen Sie Return und halten Sie die Set-Taste gedrückt).
  4. Wenn eine Aufzeichnung über die Positionen der Messungen unter dem Baldachin erforderlich ist, schalten Sie das entsprechende GPS-Gerät ein (detaillierte Anweisungen und die Materialtabelle finden Sie in den abschnittenunten). Wenn nicht, fahren Sie mit Schritt 3.5 fort.
    1. Stellen Sie sicher, dass die Zeit, die auf dem Gerät angezeigt wird, das für die Messung unter dem Baldachin (Instrument_2) verwendet wird, mit dem Computer übereinstimmt.
      HINWEIS: Die Zeit muss korrekt eingestellt sein, um die Zeitzone am untersuchten Ort widerzuspiegeln.
    2. Schalten Sie das GPS-Gerät ein und warten Sie einen Moment, bis die aktuelle Position gefunden ist. Überprüfen Sie den auf dem GPS-Gerät angezeigten Standort.
      HINWEIS: Die Präzision hängt von der Dichte des Blätterdachs der untersuchten Vegetation ab.
    3. Führen Sie sowohl den LP 110 mit, der für die Messung unter dem Baldachin verwendet wird (Instrument_2), als auch das GPS-Gerät, wenn Sie alle Feldmessungen durchführen.
    4. Nachdem Sie alle Feldmessungen durchgeführt haben, verbinden Sie beide Geräte (Instrument_2 und das GPS-Gerät) mit dem Computer. Laden Sie die Daten herunter und verarbeiten Sie sie in der entsprechenden Software (siehe Materialtabelle) gemäß LP 110 Handbuch und Benutzerhandbuch, Bedienungsanleitung Abschnitt35.
  5. Kalibrieren Sie beide Geräte, bevor Sie mit jeder Feldmesskampagne gemäß den Abschnitten 1.1 und 1.2 beginnen.
    HINWEIS: Wenn die Kalibrierung bereits durchgeführt wurde, fahren Sie mit Schritt 3.5.1 fort.
    1. Nachdem Sie sowohl den LAI-Sensor als auch den eingebauten Neigungsmesser kalibriert haben, kalibrieren Sie beide LP 110-Geräte (Instrument_1 und Instrument_2) miteinander.
      1. Wählen Sie für beide Geräte im Hauptmenü Einstellungen (drücken Sie die Set-Taste) und wählen Sie Lai Calibration (drücken Sie die Set-Taste). Halten Sie als Nächstes beide Geräte in einer horizontalen Ebene in der vertikalen Position und passen Sie den konstanten Wert (auf dem Display als C markiert) an, indem Sie wiederholt die Set-Taste auf Instrument_1 (Referenzwerte) drücken, um die gleichen Werte zu erreichen, die auf dem Bildschirm des Geräts auf Instrument_2 dargestellt sind. Drücken Sie dann die Menü-Taste und kehren Sie zum Hauptmenü zurück (wählen Sie Return und halten Sie die Set-Taste gedrückt).
  6. Verhindern Sie bei sonnigem Wetter, dass direktes Sonnenlicht in den Sichtbeschränkungsbecher gelangt, wenn Sie alle Messwerte über dem Baldachin messen (siehe Abbildung 1).
    HINWEIS: Nehmen Sie für den Dual-Sensor-Messmodus sowohl Messungen über als auch unter dem Baldachin unter konstanten Lichtverhältnissen mit Standardbewölkung, vor Sonnenaufgang oder nach Sonnenuntergang vor (Abbildung 2) vor, um falsche Bestrahlungsstärkewerte zu vermeiden.
  7. Befestigen Sie Instrument_1 vertikal entweder an einem Stativ, das in einem offenen Bereich oder über dem untersuchten Baldachin (z. B. an der Spitze eines Klimamastes) platziert ist.
    HINWEIS: Dieses Gerät zeichnet kontinuierlich Referenzwerte auf (d. h. Werte über dem Baldachin).
    1. Wählen Sie zunächst einstellungen im Hauptmenü (drücken Sie die Set-Taste) und dann Auto interval (erneut die Set-Taste drücken). Drücken Sie anschließend wiederholt die Set-Taste, und halten Sie dann die Menü-Taste gedrückt, um das erforderliche Intervall für die automatische Protokollierung von Referenzwerten auszuwählen (von 10 bis 600 s).
      HINWEIS: Stellen Sie ein kürzeres Zeitintervall ein, um Referenzmesswerte automatisch zu protokollieren, um die Genauigkeit der Messungen zu erhöhen, wenn sich die Lichtverhältnisse schnell ändern.
    2. Drücken Sie die Menütaste, wählen Sie Returnaus, und halten Sie die Taste Set gedrückt, um zum Hauptmenü zurückzukehren.
    3. Drücken Sie anschließend wiederholt die Menü-Taste (halten Sie die Set-Taste gedrückt), um im Hauptmenü Messung auszuwählen. Wählen Sie dann Auto Lai Ref. (drücken Sie die Set-Taste), um mit der Suche nach der richtigen LAI-Sensorposition (d. h. Zenitwinkel 0 °) zu beginnen.
      HINWEIS: Der aktuelle Bestrahlungsstärkewert wird auf dem Display angezeigt. Dieser Wert ist noch nicht im internen Speicher des Geräts gespeichert (der Messmodus wird zu diesem Zeitpunkt ausgelöst).
    4. Überprüfen Sie das Display, neigen Sie das Instrument sowohl nach links als auch nach rechts sowie nach vorne und hinten. Nachdem Sie den durch X- und Z-Achsen definierten Zenitwinkel mit Null oder weniger als dem Wert von 5 (d. h. sowohl X- als auch Z-Achsen unter dem Wert von 5) erreicht haben, fixieren Sie das Gerät fest an der oben genannten erforderlichen Position und drücken Sie dann die Set-Taste.
      HINWEIS: Ab diesem Schritt werden Referenzwerte (d. h. Werte über dem Baldachin) automatisch aufgezeichnet und im vordefinierten Zeitintervall gespeichert (jeder Messwert wird von Piepton begleitet). Vermeiden Sie jede Abweichung von der eingestellten Position Instrument_1; Andernfalls wird die Referenzmessung unterbrochen. Wenn man bedenkt, dass die richtige Position in einem sehr engen Bereich (mm) erreicht werden muss, kann dieser Schritt ermüdend sein.
  8. Beginnen Sie anschließend mit der Messung der übertragenen Bestrahlungsstärke unterhalb des Vegetationsdachs (Unterkronenmessungen) mit Instrument_2.
    HINWEIS: Behalten Sie bei allen Messungen unterhalb des Baldachins die gleiche Ausrichtung des Sichtfelds (Instrument_2) des LAI-Sensors bei wie der LAI-Sensor der Referenzmesswerte (Instrument_1), z. B. senkrecht nach Norden.
    1. Definieren Sie die Positionen für die Messwerte unter dem Baldachin und starten Sie die Lichtdurchgangswertmessungen mit dem LAI-Sensor des Geräts.
      ANMERKUNG: Das Muster der LAIe-Feldmessungen in verschiedenen Baumkronenstrukturen ist in Černý et al.36 und Fleck et al.37umfassend beschrieben.
    2. Wählen Sie im Hauptmenü Messung (drücken Sie die Set-Taste) und wählen Sie Lai. Drücken Sie die Set-Taste, um den Modus für die Messung der übertragenen Bestrahlungsstärke unterhalb des Baldachins zu aktivieren.
      HINWEIS: Der aktuelle Bestrahlungsstärkewert wird auf dem Display angezeigt. Dieser Wert ist noch nicht im internen Speicher des Geräts gespeichert (nur der Messmodus wird zu diesem Zeitpunkt ausgelöst).
    3. Drücken Sie erneut die Set-Taste, um den Wert der übertragenen Bestrahlungsstärke unterhalb des Verdecks zu erhalten, und lösen Sie sowohl den eingebauten Neigungsmesser als auch die Schallanzeige aus, um die richtige LAI-Sensorposition zu finden (d. h. Zenitwinkel 0 °).
      HINWEIS: Gleichzeitig wird die aktuelle Position des LAI-Sensors sowohl für die X- als auch für die Z-Achse angezeigt.
    4. Halten Sie dann das Gerät senkrecht zur Bodenoberfläche, damit der LAI-Sensor auf den Zenit gerichtet ist.
      HINWEIS: Die Klanganzeige erhöht ihren Ton, indem sie sich dem richtigen Zenitwinkel nähert.
    5. Überprüfen Sie das Display, neigen Sie das Instrument sowohl nach links als auch nach rechts und vorwärts und rückwärts. Alle Messwerte unter dem Baldachin werden automatisch erfasst und sofort gespeichert, sobald der von der X- und Z-Achse definierte Zenitwinkel Null oder weniger als 5 erreicht (der Piepton hört auf).
      HINWEIS: Wenn man bedenkt, dass die richtige Position in einem sehr engen Bereich (mm) erreicht werden muss, kann dieser Schritt ermüdend sein.
  9. Fahren Sie mit weiteren Messungen der transmittierten Bestrahlungsstärke (d. h. unter den Canopy-Messwerten) fort, indem Sie die Schritte 3.8.3-3.8.5 ausführen.
  10. Nachdem Sie die Messungen unterhalb der Haube (Instrument_2) durchgeführt haben, drücken Sie wiederholt die Menütaste und die Menütaste, bis Return ausgewählt ist, um zum Hauptmenü zurückzukehren, und drücken Sie dann die Taste Set.
    HINWEIS: Nachdem Sie alle Referenzlektüren (Instrument_1) abgeschlossen haben, verwenden Sie sie auf die gleiche Weise wie für Instrument_2.
  11. Die Daten werden nach jeder Ablesung im Gerätespeicher gespeichert. Halten Sie die Menütaste mindestens 1 s lang gedrückt, um das Gerät sicher auszuschalten, ohne Daten zu löschen.
  12. Schließen Sie das Instrument an den Computer an. die Daten herunterladen und verarbeiten. Ein Beispiel für Feldmessung und LAIe-Berechnung wird in Abschnitt 4 beschrieben.

4. Ein Beispiel für Feldmessung und LAIe-Berechnung

  1. Definieren Sie die Messpunkte für Messungen unter dem Baldachin. Ordnen Sie das Messlayout im Transekt (oder einem normalen Gitter) mit gleich weit entfernten Messpunkten an, um die Heterogenität des Vegetationsdachs zu erfassen, die durch unterschiedliche Spaltengrößen verursacht wird.
    HINWEIS: Ein Transekt-Layout, das für Vegetation geeignet ist, die in Reihen mit einem homogenen Baldachin gepflanzt ist, ist in Abbildung 3dargestellt. Weitere Einzelheiten zum Messlayout finden Sie in Černý et al.36 und Fleck et al.37.

Figure 3
Abbildung 3: Layout von Transect zur Schätzung von LAIe in homogener Vegetationsdecke. Transekt I-IV: Transektzahl; Χ: Meßstelle für die Messung des Wertes unter dem Baldachin. Die ersten zehn Positionen sind beschriftet (1Χ-10Χ). Transekte müssen senkrecht zu den Pflanzenreihen ausgerichtet sein. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

  1. Führen Sie sowohl Messungen oberhalb als auch unterhalb des Baldachins im Einzel- oder Doppelsensormodus gemäß Abschnitt 2 bzw. Abschnitt 3 durch.
  2. Laden Sie nach Abschluss aller Feldmessungen die Daten von den LP 110-Geräten, die entweder im Einzel- oder Dual-Sensor-Modus verwendet werden, auf den Computer herunter, um LAIe zu schätzen.
    HINWEIS: Führen Sie für den Dual-Sensor-Modus die unten genannten Schritte für beide Instrumente aus (d. h. Instrument_1 und Instrument_2).
    1. Schließen Sie das Gerät über das angeschlossene Kabel an den Computer an.
      HINWEIS: Schließen Sie für den Dual-Sensor-Modus zuerst das Gerät an, das für Referenzmessungen (d. h. Überdachungsmessungen) verwendet wird.
    2. Öffnen Sie die entsprechende Software (siehe Tabelle der Materialien) und drücken Sie die Setup-Taste in der Hauptleiste. Wählen Sie dann Geräte-IDaus, und drücken Sie darauf.
      HINWEIS: Gerät: LaiPen wird in der unteren linken Ecke angezeigt.
    3. Drücken Sie die Schaltfläche Gerät und klicken Sie anschließend auf Herunterladen.
      HINWEIS: Die Software ermöglicht es dem Benutzer auch, alle Anmerkungen innerhalb des Blattes mit dem Titel Notizen in der unteren linken Ecke aufzuschreiben. Die Software gleicht automatisch die Messwerte über dem Baldachin mit jedem Messwert unter dem Baldachin (Transmissionswert) basierend auf der Messzeit ab.
    4. Drücken Sie das Dateisymbol im Hauptmenü; wählen und klicken Sie auf Exportieren. Aktivieren Sie dann ALAI und drücken Sie OK, um die Daten zu exportieren.
      HINWEIS: In der exportierten Datei (txt., xls.) werden die Werte über und unter dem Baldachin (übertragene Bestrahlungsstärke) als Referenzintensität bzw. Transmissionsstärkemarkiert.
  3. Berechnen Sie den Transmissionswert (t) für jeden Messpunkt innerhalb des Transekts (oder Gitters) gemäß Gleichung 1: t = I / Io (Unterhalb des Blätterdachs übertragene Bestrahlungsstärke geteilt durch die einfallende Bestrahlungsstärke über der Vegetation), was zu t1,t2,..., tnergibt, wobei n: die Anzahl der Messpunkte unter dem Blätterdach ist.
  4. Berechnen Sie den durchschnittlichen Transmissionsgrad (T) des untersuchten Vegetationsdachs, z. B. im ersten Transekt (T1):T1 = (t1 + t2...+ tn) / n, wobei n: die Anzahl der Messpunkte unterhalb des Blätterdachs innerhalb des ersten Transekts ist.
    ANMERKUNG: Wenn Messungen in mehreren Transekten durchgeführt werden, gehen Sie mit allen Transekten(T2,T3undT4) auf die gleiche Weise vor.
  5. Da die Bestrahlungsintensität exponentiell abnimmt, wenn sie durch das untersuchte Blätterdach geht, berechnen Sie LAIe nach dem modifizierten Beer-Lambert-Extinktionsgesetz (siehe Gleichung 2).
    1. Finden Sie zunächst den Logarithmus des mittleren Transmissionswerts (T) des untersuchten Vegetationsdaches, zum Beispiel im ersten Transekt (T_I): T_I = - lnT1.
      ANMERKUNG: Wenn Messungen in mehreren Transekten durchgeführt werden, gehen Sie mit allen Transekten auf die gleiche Weise vor (d. h. T_II = - lnT2; T_III = - lnT3; T_IV = - ln T4).
      1. Berechnen Sie den mittleren Transmissionswert (T) aus allen einzelnen Transekten: T = [(- ln T_I) + (- ln T_II) + (- ln T_III) + (- ln T_IV)] / 4.
    2. Berechnen Sie anschließend den endgültigen LAIe-Wert unter Verwendung eines Extinktionskoeffizienten, der für jede Pflanzenart gemäß Gleichung 2 angegeben ist.
      ANMERKUNG: Die Extinktionskoeffizienten für die wichtigsten Baumarten sind in Bréda9aufgeführt. In Waldbeständen muss LAIe aufgrund einer Verklumpungswirkung des Assimilationsapparates innerhalb der Triebe29,30,31,32,33,34korrigiertwerden, um den tatsächlichen LAI-Wert zu erhalten.

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Representative Results

Die räumliche Struktur beider getesteter Geräte unterschied sich offensichtlich in allen untersuchten Diagrammen, d.h. von oben verdünnt (A), von unten verdünnt (B) und eine Kontrolle ohne waldbaulichen Eingriff (C; siehe Tabelle 2 für weitere Einzelheiten). Auf Standebene wurden ähnliche Unterschiede in den LAI-Werten, die aus dem LP 110 und dem Plant Canopy Analyzer erhalten wurden, zwischen ausgedünnten Plots mit unterschiedlichen Dichten (A vs.B) unter Verwendung von ANOVA und Tukeys Test bestätigt. Für den Plant Canopy Analyzer wurden im Kontrollplot ohne waldbaulichen Eingriff signifikant höhere LAI-Werte beobachtet als in den ausgedünnten (A, B). Die Werte übertrafen jedoch signifikant die aus dem LP 110 im Kontrolldiagramm erhaltenen LAI. Für die LP 110 unterschied sich LAI nicht signifikant in den C- und B-Behandlungen. Umgekehrt wurde ein signifikanter Unterschied in den LAI-Werten zwischen dem C- und dem A-Diagramm gefunden. Im Allgemeinen nahm LAI nach der Anwendung von Verdünnungsbehandlungen in den untersuchten Beständen signifikant ab. LAI, das mit dem LP 110 (LaiPen LP110) geschätzt wurde, nahm in Plot A deutlicher ab, während die LAI-Werte, die mit dem Analyzer (LAI-2200 PCA) erhalten wurden, in Plot B stärker abnahmen. Dennoch waren diese festgestellten Unterschiede gering (Abbildung 4).

Figure 4
Abbildung 4: LAI-Werte, die mit den optischen Geräten LP 110 und Plant Canopy Analyzer in Fichtenmastbeständen unter verschiedenen waldbaulichen Behandlungen geschätzt wurden. Zur Schätzung des LAI wurden in jedem untersuchten Stand 81 Messwerte unter dem Baldachin gemessen. A: Ausdünnung von oben; B: Ausdünnung von unten; C: Kontrollplot. Die Punkte bezeichnen den mittleren LAI-Wert. Die Schnurrhaare zeigen die Standardabweichungen an. Verschiedene Buchstaben weisen auf signifikante Unterschiede (p < 0,05) zwischen den waldbaulichen Behandlungen und verschiedenen optischen Instrumenten mit dem Post-hoc-Test von Tukey hin. Diese Zahl wurde von Černý et al.20modifiziert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Die räumliche Variabilität der LAI-Werte ist in Abbildung 5 für jede Ausdünnungsbehandlung in reinen Fichtenmastbeständen dargestellt.

Figure 5
Abbildung 5: Räumliche Heterogenität von LAI, geschätzt mit dem LP 110 und dem Plant Canopy Analyzer auf der Ebene einzelner Messpunkte unter untersuchten Fichtenkronen. A: Ausdünnung von oben; B: Ausdünnung von unten; C: Kontrollplot. Die Zahlen über den Pfeilen bezeichnen die seitliche Seitenlänge und den Abstand der Messpunkte innerhalb des regulären Rasters. Diese Zahl wurde von Černý et al.20modifiziert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Die LP 110 unterschätzte LAI um 7,4% bzw. 10,6% in den Plots A und C. Umgekehrt überschätzte dieses Gerät den LAI-Standwert des Plant Canopy Analyzer in Plot B um 3,7%. Wenn die Gesamtmittelwerte aller LAI-Werte unabhängig von der angewandten Durchforstungsbehandlung berechnet und anschließend verglichen wurden (LP 110 vs. Plant Canopy Analyzer), unterschätzte das LP 110-Gerät die vom Plant Canopy Analyzer erhaltene LAI um 5,8%. Anschließend wurden für beide Instrumente Unterschiede in spezifischen LAI-Werten berechnet, die über einzelnen Punkten gemessen wurden, die innerhalb des regulären Rasters angeordnet waren, und diese Abweichungen wurden anschließend in Prozent ausgedrückt. Unter diesen Umständen unterschieden sich die vom LP 110 und dem Plant Canopy Analyzer gemessenen LAI-Werte stark (Tabelle 1).

Waldbauliche Behandlung Waldbestand LAI Relative Unterschiede (%) zwischen LAI von LaiPen LP 110 im Vergleich zu LAI-2200 PCA auf der Ebene einzelner Messpunkte
LaiPen LP 110 (m2 m-2) LAI-2200 PCA (m2 m-2)
Ein 7.05 ± 1.73 7,61 ± 2,29 1. ± 37 (-58; 156)
B 7,76 ± 1,36 7.48 ± 1.75 8 ± 30 (-33; 183)
C 8.35 ± 1.23 9,34 ± 2,51 -5 ± 26 (-48; 115)

Tabelle 1: Mittlerer LAI auf Standebene und LAI-Unterschiede in % zwischen dem LP 110 und dem Plant Canopy Analyser auf der Ebene der einzelnen Messpunkte. A: Ausdünnung von oben; B: Ausdünnung von unten; C: Kontrollplot. Diese Tabelle wurde von Černý et al.20geändert.

Für alle LAI-Daten, die auf einer bestimmten Punktebene mit dem LP 110 und dem Plant Canopy Analyzer gemessen wurden, wurde eine lineare Regression zwischen den beiden verwendeten Geräten durchgeführt. Die lineare Regression von y = 0,8954x(R2 = 0,94; RMSE = 2,11438) wurde für alle LAI-Daten der beiden getesteten Instrumente gefunden (Abbildung 6).

Figure 6
Abbildung 6: Die lineare Regression zwischen den LAI-Werten aus dem LP 110 und dem Plant Canopy Analyzer auf der Ebene einzelner Messpunkte in untersuchten Fichtenmastbeständen. Diese Zahl wurde von Černý et al.20modifiziert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Geographische Koordinaten 49°29'31" N, 16°43'30" E
Höhe 610-625 m ü. M.
Mittlere jährliche Lufttemperatur 6,5 °C
Mittlerer Jahresniederschlag 717 Millimeter

Tabelle 2: Merkmale des Untersuchungsgebiets. Diese Tabelle wurde von Černý et al.20geändert.

Handlung Standalter (Jahre) Bestandsdichte (Bäume ha-1) Höhe (m) DBH (cm) BA1,3 (m2·ha-1) Wachsender Bestand (m3·ha-1)
Ein 36 1.930 14.14 ± 3.73 14.84 ± 6.13 36,60 ± 0,25 250.02 ± 2.00 Uhr
B 36 1.915 16.33 ± 2.37 15.81 ± 4.47 43,41 ± 0,17 290.07 ± 1.32
C 36 4.100 12.72 ± 2.68 10.97 ± 4.81 36,96 ± 0,19 287,12 ± 1,39

Tabelle 3: Dendrometrische und strukturelle Eigenschaften der untersuchten Bestände mit einer Fläche von 25 m x 25 m im Jahr 2014. In jedem untersuchten Bestand wurden 81 Messungen unter dem Baldachin innerhalb eines regelmäßigen Rasters (3 m x 3 m) unter bewölktem Standardhimmel gemessen (weitere Einzelheiten finden Sie in Černý et al.20). Alle LAI-Messungen wurden im Juli und August durchgeführt, als die LAI-Werte am stabilstensind 9,38. A: Ausdünnung von oben; B: Ausdünnung von unten; C: Kontrollplot; DBH: Stammdurchmesser bei Brusthöhe; BA1.3: der Basalbereich auf Brusthöhe. Für BA1,3 auf Bestandsebene wurden die basalen Flächen jedes im untersuchten Bestand dargestellten Baumes, berechnet als: BA1,3 = (∏*DBH 2)/4, summiert. Diese Tabelle wurde von Černý et al.20geändert.

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Discussion

Was sind die Unterschiede zwischen dem LP 110 als neu vorgestelltem Gerät zur Schätzung von LAI (oder PAR-Intensitätsmessungen) und dem LAI-2200 PCA als verbesserte Version des bisherigen Standard-LAI-2000 PCA zur Schätzung von LAI über eine indirekte Methode? Abgesehen davon, dass der Preis für den Plant Canopy Analyzer im Vergleich zum LP 110 etwa vierfach höher ist, können die Anzahl der Ausgangsparameter, Messbedingungen, methodischen Ansätze und Möglichkeiten der Schätzung von LAI für verschiedene Vordächer, die Genauigkeit der Ergebnisse usw. verglichen werden.

Beim Vergleich der Hardware scheint der LP 110 benutzerfreundlicher zu sein. Der LP 110 ist ein leichteres Gerät und benötigt keine Kabelverbindungen zwischen den Sensoren und dem Datenlogger. Beide Sensoren (z. B. für LAI- und PAR-Messungen; siehe Abbildung 1) sind in den Körper des Geräts integriert, so dass sich der Bediener leicht im gesamten untersuchten Ökosystem (z. B. in Sträuchern oder dichten Wäldern) bewegen kann. Um die Messwertgenauigkeit zu gewährleisten, sind eine korrekte Sensorposition und Wertspeicherung unerlässlich. Diese Position (entweder im Zenit oder in voreingestellten Winkeln) wird durch eine sich ändernde Schallfrequenz identifiziert, wenn sich der Sensor nahe oder weit von der Zielposition entfernt befindet. Selbst bei intensivstem Ton (die Lautstärke kann korrigiert werden) speichert der gehaltene LP 110 automatisch den Messwert. Umgekehrt muss das Finden der richtigen Sensorposition für den Plant Canopy Analyzer mit einer manuellen Wasserwaage auf einem Handknüppel erfolgen. Der Bediener muss die Taste drücken, um den Messwert gleichzeitig zu speichern, während der Wasserwaage überprüft wird. Die korrekte Sensorposition geht jedoch routinemäßig beim Drücken der Taste verloren, was zu einer verminderten Genauigkeit des Messwerts führt. Da die visuelle Überprüfung eines Wasserwaages für die Aufnahme von LP 110-Messwerten nicht erforderlich ist, besteht auch die Möglichkeit, das Instrument an einer Verlängerungsstange zu halten, so dass der Benutzer über Vordächern der natürlichen oder künstlichen Regeneration, hohe Kraut- oder Strauchschichten messen kann. In diesem Fall kann die richtige Sensorposition einfach anhand der sich ändernden Schallfrequenz gefunden werden.

Unterschiede zwischen dem LP 110 und dem Plant Canopy Analyzer gibt es in Bezug auf die LAI-Sensorkonstruktion, insbesondere in Bezug auf die Sensorempfindlichkeit und das Sichtfeld (FOV) der Sensoren. Ist der LAI-Sensor des Plant Canopy Analyzers der freien Luft ausgesetzt, kann er unter hoher Luftfeuchtigkeit beschlagen, die häufig am frühen Morgen in offenen Bereichen auftreten. Im Gegensatz dazu ist der LAI-Sensor des LP 110 beschlagfrei, da er sich im Inneren der Restriktorsichtschale befindet (Abbildung 1). Obwohl der Restriktor des LAI-Sensors des LP 110 abnehmbar ist, hat er ein festes Sichtfeld; Das Sichtfeld des LAI-Sensors des Plant Canopy Analyzers kann jedoch sowohl in azimutaler als auch in Zenitrichtung mit verschiedenen Restriktoren (undurchsichtige Ansichtskappen) bzw. durch Verwendung eines Maskierungsverfahrens während der Datennachbearbeitung modifiziert werden. Obwohl das Sichtfeld des LAI-Sensors des LP 110 (Abbildung 1) relativ schmal ist und im Vergleich zum Plant Canopy Analyzer nicht manipuliert werden kann, ist die Empfindlichkeit dieses Sensors etwa zehnmal höher. Diese höhere LAI-Sensorempfindlichkeit ermöglicht es dem Anwender, Messungen mit dem LP 110 unter Bedingungen geringer Bestrahlungsstärke durchzuführen und auch auf extrem schmalen offenen Parzellen, beispielsweise auf engen Forststraßen oder Linien, Überdachungswerte (Referenzwerte) zu messen. Darüber hinaus ist das Verhältnis von oben zu unter den Canopy-Messwerten höher, was zu einer erhöhten Genauigkeit der gemessenen Transmission und damit zu einer besseren LAIe-Schätzung führt. Auf der anderen Seite ist es aufgrund des engen Sichtfeldes des LAI-Sensors des LP 110 notwendig, die Anzahl der Messwerte pro Transekt unter dem Baldachin zu erhöhen.

Es gibt einige Ähnlichkeiten zwischen dem LP 110 und dem Plant Canopy Analyzer, zum Beispiel bei der Messung der Bedingungen und bei Modifikationen der Zenitwinkelansicht des LAI-Sensors (in Richtungen von 0°, 16°, 32°, 48° und 64° für den LP 110; und 7°, 23°, 38°, 53° und 68° für den Plant Canopy Analyzer), um den Neigungswinkel von Canopy-Elementen zu quantifizieren. Ähnlich wie der Plant Canopy Analyzer verringert der LP 110 den Effekt der Lichtreflexion und misst aufgrund spezifischer Sensorwellenlängeneigenschaften einen realen Lichtabsorptionsanteil des Lichts durch Laub. Andere optisch basierte Instrumente wie SunScan, AccuPAR, TRAC39oder DEMON9,40 (weitere Details finden Sie in der Materialtabelle) messen unabhängig von der Lichtreflexion unter relativ breiteren Lichtintervallen. Im Dual-Sensor-Modus ist es möglich, automatische Messungen mit einem Sensor durchzuführen, der normalerweise in einem offenen Bereich platziert ist, um in Zeitintervallen von 10-360 s bzw. 5-3.600 s für den LP 110 bzw. den Plant Canopy Analyzer Messwerte über dem Baldachin (Referenz) zu erfassen, und es besteht die Möglichkeit, GPS-Positionen zu einzelnen Messungen hinzuzufügen. Für beide Instrumente ist es unmöglich, LAIe zu messen: i) während und unmittelbar nach Regenbedingungen, da nasse Baldachinelemente, einschließlich Stiele, sowohl die Lichtreflexion als auch die Transmissionswerte unter dem Baldachin erhöhen; daher wird die tatsächliche LAIe unter solchen Bedingungen unterschätzt; ii) bei windigen Bedingungen, wenn sich die Baldachinelemente bewegen, und die Transmissionswerte variieren stark, obwohl die Sensorposition stabil ist, und iii) während instabiler synoptischer Situationen, wenn sich die Lichtverhältnisse schnell ändern. Die letzte Bedingung ist für den LP 110 aufgrund des schmalen Sichtfeldes des Sensors nicht so einschränkend. Auch eine Entfernung von Hindernissen muss berücksichtigt werden. Eine geeignete Sensorausrichtung verringert jedoch das Problem. Für beide Geräte ist es ebenfalls möglich, LAIe an einem sonnigen Tag abzuschätzen, hauptsächlich in der Nähe von Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang. Mit Ausnahme des Mittags, an dem direkte Sonnenstrahlen durch den Begrenzungskappenschlitz in den LAI-Sensor eindringen können, ist die Durchführung von LAIe-Messungen den ganzen Tag über möglich. auch wenn der LAI-Sensor senkrecht zur Sonne (relevant für den LP 110) oder zur Rückseite des Bedieners (relevant für den Plant Canopy Analyzer) ausgerichtet ist. Es müssen jedoch einige Korrekturverfahren angewendet werden, die von Leblanc und Chen41 vorgestellt wurden. Wenn die Werte über dem Baldachin während einer kurzen Zeitspanne (ca. 1-2 min) um mehr als ±20% variieren, ist die Fortsetzung der LAIe-Messungen aufgrund des erwarteten extrem hohen LAIe-Schätzfehlers nutzlos. Dieses Problem könnte durch eine präzise synchrone Schätzung der Über- und Unterdachungswerte im Dual-Sensor-Modus unter Verwendung von zwei Einheiten mit der gleichen genauen Zeiteinrichtung und Kalibrierung vermieden werden. Der nächste kritische Schritt für die Schätzung von LAIe unter Verwendung des LP 110 ist die Auswahl eines geeigneten offenen Bereichs für Überdachungswerte, insbesondere für den Einzelsensormodus (die maximale Zeitverzögerung zwischen den Messwerten über und unter dem Blätterdach, d. H. Waldbestand und offenes Grundstück, muss 15-20 min betragen), wobei die Größe der offenen Fläche das Sensor-Sichtfeld respektieren muss. Außerdem ähnelt der LP 110 dem Plant Canopy Analyzer, der nicht für die genaue Schätzung von LAIe in zu dichtem (d. H. LAIe auf Standhöhe über 7,88)23,sehr niedrigem Vordächergrasland oder der Transmission unter 1% geeignet ist.

Alle erhaltenen Werte des einfallenden Lichts und der Lichtdurchlässigkeit unterhalb des Baldachins mit einer Zeiteingabe werden mit einer speziellen Software nachbearbeitet, die viele Ausgangsparameter liefert, insbesondere mit dem Plant Canopy Analyzer. Umgekehrt muss die Software zur Verarbeitung der aus LP 110 gewonnenen Daten verbessert werden, um automatischer und benutzerfreundlicher zu sein, wie z.B. die für plant canopy Analyzer relevante Software. Darüber hinaus ist es ratsam, den Restriktionsbecher für den LP 110 vom Hersteller zu modifizieren, um das Sensor-Sichtfeld zu ändern oder einzustellen.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts preiszugeben. Die repräsentativen Ergebnisse wurden aus dem Artikel Černý, J., Krejza, J., Pokorný, R., Bednář, P. LaiPen LP 100 - a new device for estimateating forest ecosystem leaf area index compared to the etalon: A methodologic case study verwendet. Zeitschrift für Forstwissenschaften. 64 (11), 455-468 (2018). DOI: 10.17221/112/2018-JFS basierend auf der freundlichen Genehmigung des Redaktionsausschusses des Journal of Forest Science.

Acknowledgments

Die Autoren sind der Redaktion des Journal of Forest Science zu Dank verpflichtet, dass sie uns ermutigt und autorisiert hat, die repräsentativen Ergebnisse in diesem Protokoll aus dem dort veröffentlichten Artikel zu verwenden.

Die Forschung wurde vom Landwirtschaftsministerium der Tschechischen Republik finanziell unterstützt, institutionelle Unterstützung MZE-RO0118, Nationale Agentur für Agrarforschung (Projekt Nr. QK21020307) und das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union (Finanzhilfevereinbarung Nr. 952314).

Die Autoren danken auch drei anonymen Gutachtern für ihre konstruktive Kritik, die das Manuskript verbessert hat. Darüber hinaus geht der Dank an Dusan Bartos, Alena Hvezdova und Tomas Petr für die Unterstützung bei Feldmessungen und photon Systems Instruments Ltd. für ihre Zusammenarbeit und die Bereitstellung von Gerätefotos.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
AccuPAR METER Group, Inc., Pullman, WA, USA AccuPaR LP-80 https://www.metergroup.com/environment/products/accupar-lp-80-leaf-area-index/
DEMON CSIRO, Canberra, Australia DEMON
File Viewer LI-COR Biosciences Inc., NE, USA FV2200C Software https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html
FluorPen Photon System Instruments Ltd. (PSI), Czech Republic FluorPen 1.1.2.3 Sofware https://handheld.psi.cz/products/laipen/#download
Hand-held GPS device Garmin Ltd., Czech Republic Garmin eTrex 32x Europe46 https://www.garmin.cz/garmin-etrex-32x-europe46/80117
Hand-held device for leaf area index estimation(LP 110) Photon System Instruments Ltd. (PSI) Czech Republic LaiPen LP 110 https://handheld.psi.cz/products/laipen/#info
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/
Statistical software Systat Software Inc., CA, USA SigmaPlot 13.0 https://systatsoftware.com/products/sigmaplot/sigmaplot-version-13/?gclid=Cj0KCQjwzYGGBhCTARIs
AHdMTQzgfb42vv0mWmcbVcflNO
UvrLl802Lrhkfh23Qie2mIZfw4O8kp
7p0aAsoiEALw_wcB
Statistical software StatSoft Inc., OK, USA STATISTICA 10.0 For LAI visualization, wafer-plots in STATISTICA 10.0 were employed.
SunScan Delta-T Devices, Ltd., Cambridge, UK SS1 SunScan https://www.delta-t.co.uk/product/sunscan
TRAC 3rd Wave Engineering, Ontarion Canada Tracing Radiation and Architecture of Canopies http://faculty.geog.utoronto.ca/Chen/Chen's%20homepage/res_trac.htm
Tripod Any NA Tripod with standard nut
Water level Any NA

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

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Černý, J., Pokorný, R. Field Measurement of Effective Leaf Area Index using Optical Device in Vegetation Canopy. J. Vis. Exp. (173), e62802, doi:10.3791/62802 (2021).

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