Bitki Örtüsü Gölgeliğinde Optik Cihaz Kullanılarak Etkili Yaprak Alanı İndeksinin Alan Ölçümü

Özet

Karasal ekosistemlerde hızlı ve hassas yaprak alanı indeksi (LAI) tahmini, çok çeşitli ekolojik çalışmalar ve uzaktan algılama ürünlerinin kalibre edilmesi için çok önemlidir. Burada sunulan, zemin tabanlı yerinde LAI ölçümleri almak için yeni LP 110 optik cihazını kullanma protokolüdür.

Özet

Yaprak alanı indeksi (LAI), bir ekosistemdeki yeşillik miktarını açıklayan önemli bir gölgelik değişkenidir. Parametre, bitkilerin yeşil bileşenleri ile atmosfer arasındaki arayüz görevi görür ve orada başta fotosentetik alım, solunum ve transpirasyon olmak üzere birçok fizyolojik süreç meydana gelir. LAI ayrıca karbon, su ve enerji döngüsünü içeren birçok model için bir giriş parametresidir. Ayrıca, zemin bazlı yerinde ölçümler, uzaktan algılama ürünlerinden elde edilen LAI için kalibrasyon yöntemi olarak hizmet eder. Bu nedenle, hassas ve hızlı LAI tahminleri yapmak için basit dolaylı optik yöntemler gereklidir. Yeni geliştirilen LP 110 optik cihazının bitki örtüsü gölgelik ve gölgelik boşlukları yoluyla bulaşan radyasyon arasındaki ilişkiyi temel alan metodolojik yaklaşımı, avantajları, tartışmaları ve gelecekteki bakış açıları protokolde ele alındı. Ayrıca, cihaz dünya standardı LAI-2200 Plant Canopy Analyzer ile karşılaştırıldı. LP 110, sahada elde edilen verilerin daha hızlı ve daha basit işlenmesini sağlar ve Tesis Gölgelik Analizörü'nden daha uygun fiyatlıdır. Yeni cihaz, daha fazla sensör hassasiyeti, dahili dijital eğim ölçer ve okumaların doğru konumda otomatik olarak kaydedilmesi nedeniyle hem gölgelik üstü hem de altı okumalar için kullanım kolaylığı ile karakterizedir. Bu nedenle, elde tutulan LP 110 cihazı, temsili sonuçlara dayanarak ormancılık, ekoloji, bahçecilik ve tarımda LAI tahminini gerçekleştirmek için uygun bir araçtır. Ayrıca, aynı cihaz aynı zamanda kullanıcının olay fotosetik olarak aktif radyasyon (PAR) yoğunluğunun doğru ölçümlerini almasını sağlar.

Giriş

Kanopiler çok sayıda biyolojik, fiziksel, kimyasal ve ekolojik süreçlerden oluşan bir locidir. Çoğu gölgelik yapılarından etkilenir¹. Bu nedenle, hidroloji, karbon ve besin döngüsü ve küresel iklim değişikliği^2,3içeren çok çeşitli çalışmalar için doğru, hızlı, tahribatsız ve güvenilir yerinde bitki örtüsü gölgelik nicelemesi çok önemlidir. Yapraklar veya iğneler atmosfer ve bitki örtüsü arasında aktif bir arayüzü temsil ettiği için⁴, kritik gölgelik yapısal özelliklerinden biri yaprak alanı indeksi (LAI)⁵, yatay zemin yüzey alanı birimi başına toplam yeşil yaprak yüzey alanının yarısı veya bireyler için taç projeksiyonu olarak tanımlanır, m² başına m² boyutsuz değişken olarak ifade edilir^{6, 7}.

Karasal LAI'yi ve bunların farklı ekosistemlerdeki artılarını ve eksilerini tahmin etmek için çeşitli araçlar ve metodolojik yaklaşımlar zaten 8 ,^9,10,11,12^,13,^14,15. LAI tahmin yöntemlerinin iki ana kategorisi vardır: doğrudan ve dolaylı (daha fazla ayrıntı için kapsamlı incelemeler^{8,9,10,11,12).} Esas olarak orman standlarında kullanılan, zemin tabanlı LAI tahminleri, doğrudan LAI tayininin olmaması nedeniyle dolaylı optik yöntemler kullanılarak rutin olarak elde edilir, ancak genellikle zaman alıcı, emek yoğun ve yıkıcı bir yöntem^{olan 9}, 10^,12,16'yı temsil eder. Dahası, dolaylı optik yöntemler LAI'yi ilgili parametreleri daha kolay ölçmekten (zaman gerektiren ve emek yoğun doğası açısından)^{türetir 17}, gölgelik üstünde ve altında olay ışınlama ve gölgelik boşluklarının niceliği arasındaki oran¹⁴. Bitki Gölgelik Analizörlerinin uydu LAI alma^18'idoğrulamak için de yaygın olarak kullanıldığı açıktır; bu nedenle, LP 110 karşılaştırması için bir standart olarak kabul edilmiştir (kullanılan araçlar hakkında daha fazla ayrıntı için Malzeme Tablosu'na bakın).

LP 110, başlangıçta kendi kendine yapılan basit enstrüman ALAI-02D¹⁹ ve daha sonra LP 100^20'ningüncellenmiş bir sürümü olarak, Bitki Gölgelik Analizörleri için yakın bir rakip olarak geliştirilmiştir. Dolaylı optik yöntemlerin bir temsilcisi olarak, cihaz, kabarcık seviyesi yerine dijital bir eğim ölçer kullanan ve daha hızlı ve daha doğru konumlandırma ve değer okuma sağlayan sensör ve veri kaydedici arasında kablo bağlantısına gerek kalmadan el yapımı, hafif, pille çalışır. Buna ek olarak, cihaz hemen okumaları not etmek için tasarlanmıştır. Bu nedenle, LP 110 için sahada veri toplamak için gereken zaman tahmini, Bitki Gölgelik Analizörü'ne göre yaklaşık 1/3 oranında daha kısadır. Okumaların bir bilgisayara verilmesinden sonra, veriler sonraki işlemler için kullanılabilir. Cihaz, LAI hesaplaması yapmak için bir LAI sensörü kullanarak mavi ışık dalga boyları (yani, 380-490 nm)^21,22 içindeki ışınlanmayı kaydeder. LAI sensörü, 16° (Z ekseni) ve 112° (X ekseni) görüş alanlarına sahip opak bir kısıtlama kapağı ile maskelenmiştir (Şekil 1). Bu nedenle, ışık geçirgenliği, gölgelik elemanlarının eğimini de çıkarabilmek için zemin yüzeyine dik olarak (yani, zenith açısı 0°) veya 0°, 16°, 32°, 48° ve 64° beş farklı açıda tutulan cihaz kullanılarak not edilebilir.

Şekil 1: LP 110'un fiziksel özellikleri. MENU tuşu, kullanıcının ekran boyunca yukarı ve aşağı kayarak geçişini sağlar ve SET düğmesi Enter tuşu (A) olarak hizmet verir. Farklı eğim açıları altında zenith görünümü (yan görünüm nedeniyle ±8) ve yatay görünüm LP 110 ila 112 ° (B) için Tesis Gölgelik Analizörüne benzer şekilde sabitlenir (kısıtlayıcılar tarafından değiştirilmiştir). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

LAI sensörünün daha yüksek hassasiyeti, kısıtlı görüş alanı, dahili dijital eğimölçer, düğmeye basmadan ses ile belirtilen doğru konumda okuma değerlerinin otomatik olarak kaydedilmesi nedeniyle, yeni cihaz çok çeşitli gökyüzü koşullarını ölçmek için dar vadilerde ve hatta daha geniş orman yollarında gölgelik üstü okumalar için de uygundur. Bunun yanı sıra, olgun stand kanopilerinin nispeten yüksek rejenerasyonun üzerinde nicelleştirilmesini sağlar ve bitki gölgelik analizöründen daha yüksek ışınım değerlerinin doğruluğuna sahiptir. Ayrıca, LP 110'un fiyatı Bitki Gölgelik Analizörü'nün yaklaşık 1/4'üne eşittir. Aksine, LP 110'un yoğun kullanımı (yani, 7.88'in üzerinde stand seviyesinde LAIe)²³ veya çok düşük gölgelikler otlak olarak sınırlıdır.

LP 110 iki çalışma modunda çalışabilir: (i) aynı aletle alınan gölgelik altı ölçümlerden önce, sonra veya gölgelik altı ölçümler sırasında gerçekleştirilen hem alt gölgelik hem de referans okumalarını (çalışılan gölgeliklerin üzerinde veya analiz edilen bitki örtüsünün yakınında yeterince yaygın bir açıklıkta) alan tek bir sensör modu ve (ii) alt gölgelik okumaları almak için ilk cihazı kullanan çift sensör modu, ikincisi ise referans okumalarını önceden tanımlanmış düzenli bir zaman aralığında (10 ila 600 s) otomatik olarak günlüğe kaydetmek için kullanılır. LP 110, yukarıda belirtilen her iki mod için de gölgelik altı ölçüm noktasının koordinatlarını kaydetmek için uyumlu bir GPS cihazıyla (bkz. Malzeme Tablosu)eşlenebilir.

Etkili yaprak alanı indeksi (LAIe)^24, topaklanma indeksi etkisini içerir ve çalışılan bitki örtüsü gölgeliği^25'inüstünde ve altında alınan güneş ışını ışınlama ölçümlerinden elde edilebilir. Bu nedenle, aşağıdaki LAIe hesaplaması için, iletim (t) hem gölgeliğin (I) altında iletilen ışınlamadan hem de LP 110 cihazı tarafından ölçülen bitki örtüsünün(I_o)üzerindeki olaydan hesaplanmalıdır.

t = I / I₀ (1)

Işınlama yoğunluğu bir bitki örtüsünden geçerken katlanarak azaldığından, LAIe, Monsi ve Saeki⁹,²⁶ tarafından değiştirilen Bira-Lambert yok olma yasasına göre^{hesaplanabilir.}

LAIe = - ln (I / I₀) x k^-1 (2),

Nerede, k yok olma katsayısı. Yok olma katsayısı, bilinen gölgelik elemanı eğimi ve görünüm yönü⁹,¹²ile bitki örtüsü gölgeliğindeki her elemanın^şeklini,yönünü ve konumunu yansıtır. k katsayısı (bkz. denklem 2) ışınlanmanın yapraklar tarafından emilimine bağlıdır ve gölgelik elementlerinin morfolojik parametrelerine, mekansal düzenlemelerine ve optik özelliklerine göre bitki türleri arasında farklılık gösterir. Yok olma katsayısı genellikle 0.5^9,27civarında dalgalandığından, denklem 2, Lang ve ark.²⁸ tarafından heterojen ve homojen kanopiler için biraz farklı bir şekilde sunulduğu gibi basitleştirilebilir:

Heterojen bir gölgelikte

LAIe = 2 x | Yok | (3),

veya

Homojen bir gölgelikte

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

Burada, t: her bir gölgelik ölçüm noktasında geçirgenliktir ve T: ölçülen transect veya stand başına tüm t değerlerinin ortalama geçirgenliğidir.

Orman standlarında, LAI gerçek LAI değerini elde etmek için 29 , 30 , 31^,32,33,34sürgünlerindeki asimilasyon cihazının topaklanma etkisi nedeniyle LAIe daha fazla düzeltilmelidir.

Protokol, Orta Avrupa kozalaklı orman standlarının seçilmiş bir örneğinde LAIe'yi tahmin etmek için LP 110 optik cihazının pratik kullanımına ayrılmıştır (bkz. saha, yapısal ve dendrometrik özellikler için Tablo 2 ve Tablo 3). Bu cihazı kullanarak bir bitki örtüsü gölgelik laie tahmini fotonitetik aktif radyasyon ve gölgelik boşluk fraksiyonu ile ilgili yaygın olarak kullanılan bir optik yönteme dayanmaktadır. Makale, yeni LP 110 optik cihazını kullanarak LAIe tahminini gerçekleştirmek için kapsamlı bir protokol sağlamayı amaçlamaktadır.

Protokol

NOT: Planlı saha ölçümleri yapmaya başlamadan önce LP 110 cihazının pilini yeterince şarj edin. Cihazı (USB konektörü, bkz. Şekil 1)ve bilgisayarı takılı kablodan bağlayın. Pil durumu, cihaz ekranının sol üst köşesinde gösterilir.

1. Ölçümden önce kalibrasyon

NOT: LP 110 için, her alan ölçüm kampanyasına başlamadan önce LAI sensörünün ve dahili eğim ölçer kalibrasyonlarının koyu bir kalibrasyonunu gerçekleştirin.

1. LAI sensörünün koyu kalibrasyonu
   1. Set tuşuna basıp en az 1 sn basılı tutarak cihazı açın.
      NOT: Ayarla düğmesi Enter tuşu olarak hizmet verir.
   2. Ayarlar'ı seçin (Menü tuşu yukarı ve aşağı kaymaya izin verir) ve > Ayarlatuşuna basın, Ayarla tuşuna basın ve ardından LAI kalibrasyon sabitinin 1'e sabitlenip sabitlenmediğini kontrol edin (örneğin, C = 1.0); değilse, sabiti 1.0'a ayarlamak ve ana menüye geri dönmek için Ayarla tuşuna art arda basın (Menü | İade | Set).
      NOT: Tek sensör modunu kullanarak LAI ölçümleri yapılırken (bkz. bölüm 2), tüm ölçümler için sabit bir 1,0 değeri önerilir.
   3. Ayarlar'ı seçin ve | Ayarla'ya basın Lai sıfır | ayarlayın. Tüm kalibrasyon işlemi sırasında ışık parazitini önlemek için lai sensörünü, örneğin opak bir bez veya avuç içi kullanarak tamamen örtün. Daha sonra, ekranda görünen sıfır değerini korumak için Ayarla tuşuna basın.
   4. Ana menüye dönmek için Return seçilip ayarla tuşuna basın.
2. Eğim ölçer kalibrasyonları
   NOT: Her LP 110 cihazı, okumaların doğru eğim açısını sağlamak için yerleşik bir elektronik eğim ölçer ile donatılmıştır. İç eğim ölçer su seviyesi kullanılarak kalibre edilmelidir (yeniden).
   1. Dikey kalibrasyon
      1. Cihaz kapalıysa, cihazı açmak için Set tuşunu en az 1 sn basılı tutun.
      2. Ayarlar'ı seçin ve | Ayarla'ya basın Dikey Cal. | Elektronik eğim ölçeri etkinleştirmek için ayarlayın.
      3. Cihazı dikey olarak tutun ve cihazla birlikte yan tarafına bir su seviyesi yerleştirin.
      4. X ekseni için sıfır veya sıfıra yakın bir değer elde etmek için cihazı su seviyesi kabarcığına göre sola veya sağa dengeleyin. Değilse, X ekseni için okumaları sıfıra kadar ayarlamak için Ayarla tuşuna basın.
      5. Dikey kalibrasyonu tamamlamak için su seviyesini cihazın arka tarafına yerleştirin.
      6. Cihazı tekrar sola veya sağa eğin ve cihaz ekranının X ekseni için sıfır okuyup okumadığını kontrol edin.
      7. X ekseni için sıfır açılı konumu koruyun ve aynı anda cihazı su seviyesi kabarcığına göre öne veya arkaya (Z ekseni) eğerek X ekseni açı değerini sıfırda veya sıfıra yakın tuttuğunuzdan emin olun.
      8. Z ekseni okumanın sıfıra eşit olup olmadığını veya sıfıra yaklaşıp bakmadığını denetleyin. Değilse, Set tuşunu basılı tutun ve hem X hem de Z eksenleri için sıfır okuma ayarlamak üzere cihazı yeniden ayarlayın.
      9. Ana menüye dönmek için Return seçilip ayarla tuşuna basın.
   2. Yatay kalibrasyon
      1. Ayarlar'ı seçin ve | Ayarla'ya basın Yatay Cal. | Elektronik eğim ölçeri tetikleyecek şekilde ayarlayın.
      2. Cihazı yatay olarak tutun. Ardından, su seviyesini cihazın arka tarafına yerleştirin.
      3. Cihazı su seviyesi kabarcıklarına göre yatay konumda düzleştirme. Cihazı sırasıyla X ve Y eksenleri boyunca sola veya sağa ve yukarı veya aşağı eğin.
      4. Her iki su seviyesi kabarcıklarına göre doğru sensör konumunu elde ettikten sonra, Y ekseni için okumanın sıfır veya sıfıra yakın olduğundan emin olun. Değilse, cihazın yatay konumunu yeniden ayarlamak için Set tuşuna basın.
      5. Ana menüye dönmek için Return seçilip ayarla tuşuna basın.

2. LAIe tahmini için tek sensör modu

1. Cihaz kapalıysa, cihazı açmak için Set tuşuna en az 1 sn basın.
2. Her alan ölçüm kampanyasına başlamadan önce cihazı 1.1 ve 1.2 adımlarına göre kalibre edin.
   NOT: Kalibrasyon zaten yapıldıysa, 2.3.
3. Daha sonra geçerli tarih ve saati ayarlayın (Menü tuşuna art arda basarak ana menüde Ayarlar'ı bulun). Ardından Set | tuşuna basın Zaman; Ayarla düğmesine tekrar basın) ve ana menüye dönün (Döndür'e gidin ve Ayarla tuşunu basılı tutun).
   NOT: Tam bir zaman ayarı için, ilgili yazılımda görüntülendiği gibi saati bilgisayarla eşleştirin (LP 110 cihazını bağlı kablo aracılığıyla bilgisayara bağlayın). Yazılımı açın, Kur | Aygıt Kimliği | Aygıt. Çevrimiçi Denetim | seçin ve basın Zaman. Ardından, Bilgisayar Saatiyle Eşitle seçeneğini işaretleyin ve Düzenle 'yebasın.
4. Ayarlar 'ı kullanarak cihazı tek açılı ölçüm moduna ayarlayın. Set | Açılar | | ayarla Tek (Menü tuşunu kullanarak onaylayın) ve ana menüye dönün (Döndür'e gidin ve Ayarla tuşunu basılı tutun).
   1. Yaprak açısı eğiminin tahmin edilmesi gerekiyorsa, çok açılı ölçüm modunu ayarlayın. Ayarlar | Açılar | Çoklu (Menü düğmesine basın) ve ana menüye dönün (Döndür'e gidin ve Ayarla tuşunu basılı tutun).
5. Ölçümlerin konumlarıyla ilgili bir kayıt gerekiyorsa, ilgili GPS cihazını açın (ayrıntılı talimatlar ve Malzeme Tablosuiçin aşağıdaki bölümlere bakın); değilse, 2.6 adımına atlayın.
   1. Aygıtın saatinin bilgisayarla eşleştiğinden emin olun.
      NOT: Çalışılan konumdaki saat dilimini yansıtmak için saat doğru ayarlanmalıdır.
   2. GPS cihazını aç ve geçerli konum bulunana kadar bir dakika bekle. GPS cihazının ekranındaki konumu kontrol edin.
      NOT: Hassasiyet, çalışılan bitki örtüsünün gölgeliğinin yoğunluğuna bağlı olarak kullanılır.
   3. Tüm alan ölçümlerini yaparken hem LP 110'ı hem de GPS cihazını taşıyın.
   4. Tüm alan ölçümlerini aldıktan sonra, LP 110 Kılavuzu ve Kullanım Kılavuzu, çalışma talimatları bölüm^35'egöre, her iki cihazı da bilgisayara bağlayın, ilgili yazılımdaki verileri indirin ve işleyin (bkz. Malzeme Tablosu).
6. Açık bir alanda veya ölçülen bitki örtüsünün üzerinde (yani gölgelik üstü okuma) referans ölçümü alın. Güneşli havalarda, ışığın doğrudan görünüm kısıtlama kabına girmesini önleyin (bkz. Şekil 1).
   NOT: Tek sensör ölçüm modu için, yanlış ışınlama değerlerinin elde etmesini önlemek için standart bulutlu, gün doğumundan önce veya gün batımından sonra(Şekil 2)sabit ışık koşulları altında hem yukarıda hem de alt gölgelik okumaları alın.

Şekil 2: LP 110 kullanarak LAIe ölçümleri almak için en uygun hava koşulları. LP 110'un kullanımı sırasında en uygun hava koşulları, doğrudan güneş radyasyonu(A)içermeyen veya gün doğumundan önce veya gün batımından sonra(B)kullanılan eşit bulutlu gökyüzüdür. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

1. Ana menüde Ölçü 'nün öğesini seçin (Ayarla tuşuna basın) ve ardından Lai Ref'i seçin. Ayarla tuşuna bastıktan sonra referans ölçüm modu etkinleştirilir.
   NOT: Geçerli ışınım değeri ekranda görünür. Bu değer henüz cihazın dahili belleğinde depolanmaz (ölçüm modu şu anda tetiklenir).
2. Daha sonra, doğru LAI sensör konumunu (yani, zenith açısı 0° ) aramaya başlamak ve hem dahili eğim göstergesini hem de ses göstergesini etkinleştirmek için Set tuşuna tekrar basın.
   NOT: Aynı anda, HEM X hem de Z eksenleri için EKRANDA LAI sensörünün geçerli konumu görünür.
3. Daha sonra, cihazı yere dik olarak tutun ve LAI sensörünün zenith'e doğru işaret olduğundan emin olun.
   NOT: Ses göstergesi doğru zenith açısına yaklaştıkça ses seviyesi artar.
4. Ekranı kontrol edin, cihazı hem sola hem de sağa ve ileri ve geriye doğru eğin. Referans değer, hem X hem de Z eksenleri tarafından tanımlanan zenith açısı sıfıra veya 5'ten az ulaştığında (bezeleme tonu durur) otomatik olarak elde edilir ve depolanır.
   NOT: Doğru konuma çok dar bir aralıkta (yani mm) ulaşılabilir olduğu düşünüldüğünde, bu adım sıkıcı olabilir.

7. Referans ölçümlerini aldıktan sonra Menü tuşuna basarak ölçüm menüsüne dönün. Daha sonra, gölgeliğin altındaki iletilen ışınlanma seviyesini ölçmeye başlayın.
   1. Gölgelik altı okumaları almak için konumları tanımlayın ve cihazın LAI sensörünü kullanarak ışık geçirgenliği değeri ölçümleri almaya başlayın.
      NOT: Farklı gölgelik yapılarda LAIe alan ölçümlerinin deseni Černý ve ark.³⁶ ve Fleck vd.³⁷tarafından ayrıntılı olarak belirtilmiştir.
   2. Ölçüm menüsünden Lai'yi seçin. İletilen ışınım ölçümlerini gölgeliğin altına alma modunu etkinleştirmek için Ayarla tuşuna basın.
      NOT: Geçerli ışınım değeri ekranda görünür. Bu değer henüz cihazın dahili belleğinde depolanmaz (ölçüm modu şu anda tetiklenir).
   3. Aşağıdaki gölgelik okumalarını kaydetmek için Set tuşuna tekrar basın. Dahili eğim ölçer ve ses göstergesi, doğru LAI sensör konumunu (yani, zenith açısı 0° ) elde etmek için tetiklenir.
      NOT: Aynı anda, HEM X hem de Z eksenleri için EKRANDA LAI sensörünün geçerli konumu görünür.
   4. Daha sonra, cihazı yere dik olarak tutun ve LAI sensörünün zenith'e doğru işaret olduğundan emin olun.
      NOT: Ses göstergesi doğru zenith açısına yaklaştıkça ses seviyesi artar.
   5. Ekranı kontrol edin, cihazı hem sola hem de sağa ve ileri ve geriye doğru eğin. Tüm alt gölgelik okumaları, hem X hem de Z eksenleri tarafından tanımlanan zenith açısı sıfıra veya 5'ten aza ulaştığında (fipleme tonu durduğunda) otomatik olarak elde edilir ve depolanır.
      NOT: Doğru konuma çok dar bir aralıkta (mm) ulaşılabilir olduğu düşünüldüğünde, bu adım sıkıcı olabilir.
8. 2.7.3-2.7.5 adımlarını izleyerek bitki örtüsü gölgeliğinin altında iletilen ışınlamanın daha fazla ölçümünü almaya devam edin.
   NOT: Referans okumaları, gölgelik altı ölçümler arasında her zaman da alınabilir. Örneğin, her transeksi tamamladıktan sonra Menü düğmesine basın, Lai Ref'i seçin (Set tuşunu basılı tutun) ve 2.6.2-2.6.4 adımlarına göre devam edin.Gölgelik altı ölçümler sırasında ne kadar çok gölgelik okuma yapılırsa, referans hesaplamalarının doğruluğu o kadar artar.
9. Gölgelik altı ölçümleri yapmayı bitirdikten hemen sonra (Menü düğmesine basın, Lai Ref'i seçin ve Ayarla tuşunu basılı tutun), 2.6.2 adımlarını izleyerek son referans değerini elde etmek için açık bir alanda ışınlığın ölçümünü yapın. 'yi 2.6.4'e kadar karşılastır.
10. Ana menüye dönmek için Return seçilip ayarlanana kadar Menü tuşuna tekrar tekrar basın ve ardından Ayarla düğmesine basın.
11. Her ölçümden sonra veriler cihazın dahili belleğinde saklanır. Herhangi bir veri silmeden cihazı güvenli bir şekilde kapatmak için Menü düğmesini en az 1 sn basılı tutun.
12. Cihazı bilgisayara bağlayın; verileri karşıdan yükleyip işleyin. Alan ölçümü ve LAIe hesaplamasının bir örneği bölüm 4'te açıklanmıştır.

3. LAIe'nin tahmin edilmesi için çift sensör modu

1. Set tuşunu en az 1 sn basılı tutarak her iki enstrümanı da açın.
   NOT: Instrument_1 ve Instrument_2 sırasıyla gölgelik altı ve üstü okumalar için belirlenmiştir. Çift sensör ölçüm modunda, bir cihaz (Instrument_1) açık bir alanda (veya gölgeliğin üzerindeki iklimsel bir direğin üstünde) bir tripod üzerine monte edilirken, ikincisi (Instrument_2) iletilen ışınlığın gölgelik altı ölçümlerini almaya yarar. Instrument_1, referans sinyalini önceden tanımlanmış bir zaman aralığında (10 s'den 600 sn'ye kadar) otomatik olarak günlüğe kaydeder. Bu yaklaşım önemli miktarda referans veri toplar, böylece tek tek gölgelik altı ölçümler için referans değerleri hesaplanırken doğruluğu artırır.
2. Her iki enstrümanın geçerli tarihini ve saatini ayarlayın (Menü düğmesine tekrar tekrar basarak ana menüde Ayarlar'ı bulun. Ardından Set | tuşuna basın Zaman | ayarlayın. Ana menüye dönün (Döndür'e gidin ve Set tuşunu basılı tutun).
   NOT: Tam bir zaman ayarı için, ilgili yazılımda görüntülendiği gibi saati bilgisayarla eşleştirin (cihazı bağlı kablo aracılığıyla bilgisayara bağlayın). Yazılımı açın ve Kur | Aygıt Kimliği | Aygıt. Ardından, Çevrimiçi Denetim |'nı seçin ve basın Zaman. Bilgisayar Saatiyle Eşitle seçeneğini işaretleyin ve Düzenle 'yebasın.
3. Daha sonra, her iki aleti de tek açılı ölçüm moduna ayarlayın. Ayarlar'ı seçin (Set tuşunu basılı tutun) | Açılar | | ayarla Tekli (Menü tuşuyla onaylayın). Ana menüye dönün (Döndür'e gidin ve Set tuşunu basılı tutun).
   1. Çalışılan bitki örtüsü gölgeliği içindeki yaprak açısı eğiminin tahmin edilmesi gerekiyorsa, Instrument_2 (gölgelik altı okumaları) çok açılı ölçüm moduna ayarlayın. Ayarlar'ı seçin (Ayarla tuşuna basın) | Açılar (Ayarla düğmesine basın). Ardından, Çoklu'ya (Menü tuşuyla onayla) seçin ve ardından ana menüye dönün (Döndür'ü seçin ve Ayarla tuşunu basılı tutun).
4. Gölgelik altı ölçümlerin konumlarıyla ilgili bir kayıt gerekiyorsa, ilgili GPS cihazını açın (ayrıntılı talimatlar ve Malzeme Tablosuiçin aşağıdaki bölümlere bakın); değilse, 3.5 adımına atlayın.
   1. Gölgelik altı okumaları (Instrument_2) almak için kullanılan aygıtta görüntülenen sürenin bilgisayarla eşleştiğinden emin olun.
      NOT: Çalışılan konumdaki saat dilimini yansıtmak için saat doğru ayarlanmalıdır.
   2. GPS cihazını aç ve geçerli konum bulunana kadar bir dakika bekle. GPS cihazında görüntülenen konumu kontrol edin.
      NOT: Hassasiyet, çalışılan bitki örtüsünün gölgeliğinin yoğunluğuna bağlı olarak kullanılır.
   3. Tüm alan ölçümlerini yaparken hem gölgelik altı okumaları (Instrument_2) almak için kullanılan LP 110'u hem de GPS cihazını taşıyın.
   4. Tüm alan ölçümlerini yaptıktan sonra, her iki cihazı da (Instrument_2 ve GPS cihazı) bilgisayara bağlayın. LP 110 Kılavuzu ve Kullanım Kılavuzu, Çalışma talimatları bölüm^35'egöre ilgili yazılımdaki verileri indirin ve işleyin (bkz. Malzeme Tablosu).
5. Her alan ölçüm kampanyasına başlamadan önce her iki aleti de bölüm 1.1 ve 1.2'ye göre kalibre edin.
   NOT: Kalibrasyon zaten yapıldıysa, 3.5.1 adımına atlayın.
   1. Hem LAI sensör hem de dahili eğim ölçer kalibre ettikten sonra, hem LP 110 cihazlarını (Instrument_1 hem de Instrument_2) birbiriyle kalibre edin.
      1. Her iki cihaz için de ana menüden Ayarlar'ı seçin (Ayarla tuşuna basın) ve Lai Kalibrasyon'u seçin (Ayarla düğmesine basın). Ardından, her iki cihazı da dikey konumda yatay bir düzlemde tutun ve Instrument_2 cihazın ekranında gösterilen değerleri elde etmek için Instrument_1'daki Ayarla tuşuna (referans okumalar) tekrar tekrar basarak sabit değeri (ekranda C olarak işaretlenmiş) ayarlayın. Ardından, Menü düğmesine basın ve ana menüye dönün (Döndür'ü seçin ve Ayarla tuşunu basılı tutun).
6. Güneşli havalarda, tüm gölgelik üstü okumaları alırken doğrudan güneş ışığının görüş kısıtlama kabına girmesini önleyin (bkz. Şekil 1).
   NOT: Çift sensör ölçüm modu için, yanlış ışınlama değerlerinin elde etmesini önlemek için standart bulutlu, gün doğumundan önce veya gün batımından sonra(Şekil 2)sabit ışık koşullarında hem yukarıda hem de alt gölgelik okumaları alın.
7. Instrument_1 açık bir alana veya çalışılan gölgeliklerin üzerine (örneğin, iklim direğinin üstüne) yerleştirilmiş bir tripoda dikey olarak takın.
   NOT: Bu cihaz sürekli olarak referans değerleri (yani gölgelik üstü okumaları) kaydeder.
   1. İlk olarak, ana menüde Ayarlar'ı seçin (Ayarla tuşuna basın) ve sonra Otomatik aralık'ı seçin (yine Ayarla tuşuna basın). Ardından, Ayarla tuşuna art arda basın ve ardından başvuru değerlerini otomatik olarak günlüğe kaydetmek için gerekli aralığı seçmek için Menü düğmesini basılı tutun (10 ila 600 sn).
      NOT: Işık koşulları hızla değişirse ölçümlerin doğruluğunu artırmak için referans okumalarını otomatik olarak günlüğe kaydetmek için daha kısa bir zaman aralığı ayarlayın.
   2. Menü tuşuna basın, Döndür 'üseçin ve ana menüye dönmek için Ayarla düğmesini basılı tutun.
   3. Daha sonra, ana menüde Ölçü'nün öğesini seçmek için Menü düğmesine (Ayarla tuşunu basılı tutun) art arda basın. Ardından, doğru LAI sensör konumunu (yani, zenith açısı 0°) aramaya başlamak için Otomatik Lai Ref.'yi seçin (Ayarla tuşuna basın).
      NOT: Geçerli ışınım değeri ekranda görünür. Bu değer henüz cihazın dahili belleğinde depolanmaz (ölçüm modu şu anda tetiklenir).
   4. Ekranı kontrol edin, cihazı hem sola hem de sağa ve ileri ve geriye doğru eğin. X ve Z eksenleri tarafından tanımlanan zenith açısına sıfır veya 5 değerinden daha az (yani, 5 değerinin altındaki hem X hem de Z eksenleri) ulaştıktan sonra, cihazı yukarıda belirtilen konumda sıkıca sabitleyin ve ardından Set tuşuna basın.
      NOT: Bu adımdan itibaren, referans değerleri (yani gölgelik üstü okumalar) otomatik olarak kaydedilir ve önceden tanımlanmış zaman aralığında saklanır (her okuma bipleme eşlik eder). Instrument_1 belirlenen konumundan sapmalardan kaçının; aksi takdirde, referans ölçümü kesintiye uğrar. Doğru konuma çok dar bir aralıkta (mm) ulaşılabilir olduğu düşünüldüğünde, bu adım sıkıcı olabilir.
8. Daha sonra, Instrument_2 kullanarak bitki örtüsü gölgeliğinin (gölgelik altı okumalar) altında iletilen ışınlamayı ölçmeye başlayın.
   NOT: Tüm gölgelik altı okumalar sırasında, lai sensörünün görüş alanının (Instrument_2) referans okumalarının LAI sensörü (Instrument_1) ile aynı yönünü koruyun, örneğin, kuzeye dik olarak.
   1. Gölgelik altı okumalar için konumları tanımlayın ve cihazın LAI sensörünü kullanarak ışık geçirgenliği değeri ölçümlerini başlatın.
      NOT: Farklı gölgelik yapılarındaki LAIe alan ölçümlerinin deseni Černý ve ark.³⁶ ve Fleck ve ark.^37'dekapsamlı bir şekilde açıklanmıştır.
   2. Ana menüde Ölçü 'nün (Ayarla tuşuna basın) ve Lai 'yiseçin. Gölgeliğin altındaki iletilen ışınım ölçümü modunu etkinleştirmek için Ayarla tuşuna basın.
      NOT: Geçerli ışınım değeri ekranda görünür. Bu değer henüz cihazın dahili belleğinde depolanmaz (şu anda yalnızca ölçüm modu tetiklenir).
   3. Gölgeliğin altındaki iletilen ışınlığın değerini elde etmek için Set tuşuna tekrar basın ve doğru LAI sensör konumunu (yani, zenith açısı 0° ) bulmak için hem dahili eğimölçer hem de ses göstergesini tetikleyin.
      NOT: Aynı anda, LAI sensörünün mevcut konumu hem X hem de Z eksenleri için ekranda görünür.
   4. Ardından, cihazı zemin yüzeyine dik olarak tutun ve lai sensörünün zirveye işaret etmesi için.
      NOT: Ses göstergesi doğru zenith açısına yaklaşarak tonunu artırır.
   5. Ekranı kontrol edin, cihazı hem sola hem de sağa, ileri ve geriye doğru eğin. Tüm alt gölgelik okumaları, hem X hem de Z eksenleri tarafından tanımlanan zenith açısı sıfıra veya 5'ten aza ulaştığında (fipleme tonu durduğunda) otomatik olarak elde edilir ve depolanır.
      NOT: Doğru konuma çok dar bir aralıkta (mm) ulaşılabilir olduğu düşünüldüğünde, bu adım sıkıcı olabilir.
9. 3.8.3-3.8.5 adımlarını izleyerek iletilen ışınlığın (yani gölgelik altı okumaların) daha fazla ölçümünü almaya devam edin.
10. Aşağıdaki gölgelik ölçümlerini (Instrument_2) aldıktan sonra, ana menüye dönmek için Return seçilincaya kadar Menü düğmesine ve Menü tuşuna art arda basın ve ardından Ayarla düğmesine basın.
    NOT: Tüm referans okumalarını (Instrument_1) tamamladıktan sonra, Instrument_2 için olduğu gibi kullanın.
11. Veriler her okumadan sonra cihazın belleğine kaydedilir. Herhangi bir veri silmeden cihazı güvenli bir şekilde kapatmak için Menü düğmesini en az 1 sn basılı tutun.
12. Cihazı bilgisayara bağlayın; verileri karşıdan yükleyip işleyin. Alan ölçümü ve LAIe hesaplamasının bir örneği bölüm 4'te açıklanmıştır.

4. Alan ölçümü ve LAIe hesaplamasının bir örneği

1. Gölgelik altı ölçümler almak için ölçüm noktalarını tanımlayın. Farklı boyutlardaki boşlukların neden olduğu bitki örtüsü gölgeliğinin heterojenliğini yakalamak için ölçüm düzenini transeksiyonda (veya normal bir ızgarada) eşitlikçi ölçüm noktalarıyla düzenleyin.
   NOT: Şekil 3'tehomojen bir gölgelik ile sıralara ekilen bitki örtüsüne uygun bir transect düzeni tasvir edilir. Ölçüm düzeni hakkında daha fazla bilgi için Černý vd.³⁶ ve Fleck vd.³⁷'yi takip edin.

Şekil 3: Homojen bitki örtüsünde LAIe'leri tahmin etmek için Transect'in düzeni. Transect I-IV: transect'in numarası; Χ: gölgelik altı okuma almak için ölçüm noktası. İlk on pozisyon etiketlenir (1Χ-10Χ). Transects, bitki sıralarına dik olarak yönlendirilmelidir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Sırasıyla bölüm 2 veya bölüm 3'e göre tek veya çift sensör modunu kullanarak hem yukarıda hem de gölgelik altı ölçümler yapın.
3. Tüm alan ölçümlerini tamamladıktan sonra, LAIe'yi tahmin etmek için tek veya çift sensör modunda kullanılan LP 110 cihazlarından verileri bilgisayara indirin.
   NOT: Çift sensör modu için, her iki cihaz için de (örneğin, Instrument_1 ve Instrument_2) aşağıda belirtilen adımları izleyin.
   1. Cihazı bağlı kablodan bilgisayara bağlayın.
      NOT: Çift sensör modu için, önce referans ölçümleri (yani gölgelik üstü okumalar) almak için kullanılan cihazı bağlayın.
   2. İlgili yazılımı açın (bkz. Malzeme Tablosu)ve ana çubuktaki Kurulum tuşuna basın. Ardından, Aygıt Kimliği 'niseçin ve basın.
      NOT: Cihaz: LaiPen sol alt köşede görünür.
   3. Aygıt düğmesine basın ve ardından İndir 'itıklatın.
      NOT: Yazılım ayrıca kullanıcının sol alt köşede görüntülenen Notlar başlıklı sayfadaki tüm açıklamaları yazmasını sağlar. Yazılım, yukarıdaki gölgelik okumalarını ölçüm süresine göre her bir gölgelik altı (geçirgenlik) okumasıyla otomatik olarak eşleştirir.
   4. Ana menüdeki Dosya simgesine basın; öğesini seçin ve Dışa Aktar'ı tıklatın. Ardından, ALAI işaretini işaretleyin ve verileri vermek için Tamam'a basın.
      NOT: Dışa aktarılan dosyada (txt., xls.), yukarıda ve alt gölgelik okumalarında (iletilen ışınım) sırasıyla Ref. Yoğunluğu ve geçirgenliğiolarak işaretlenmiştir.
4. Transect (veya ızgara) içindeki her ölçüm noktası için geçirgenlik(t)değerini denklem 1'e göre hesaplayın: t = I / Io (bitki örtüsünün üzerindeki olay ışınlanmasına bölünen gölgeliğin altına iletilen ışınlama) t₁, t₂,..., t_n, burada n: gölgelik altı ölçüm noktalarının sayısıdır.
5. Çalışılan bitki örtüsü gölgeliğinin ortalama geçirgenliğini (T) hesaplayın, örneğin, ilk transeksiyonda (T₁): T₁ = (t₁ + t₂...+ t_n) / n, burada n: ilk transekt içindeki gölgelik altı ölçüm noktalarının sayısıdır.
   NOT: Ölçümler birden fazla transeksiyonda yapılırsa, tüm transect'lerle (T₂, T₃ve T₄₎aynı şekilde devam edin.
6. Işınlama yoğunluğu çalışılan gölgelikten geçerken katlanarak azaldığından, değiştirilmiş Bira-Lambert yokoluş yasasını izleyerek LAIe'yi hesaplayın (bkz. denklem 2).
   1. İlk olarak, çalışılan bitki örtüsü gölgeliğinin ortalama geçirgenlik değerinin(T)logaritma'sını bulun, örneğin, ilk transeksiyonda (T_I): T_I = - Ln T₁.
      NOT: Ölçümler birkaç transectste alınırsa, tüm transects ile aynı şekilde devam edin (örneğin, T_II = - Ln T₂; T_III = - Ln T₃; T_IV = - Ln T₄).
      1. Tüm bireysel transectlerden ortalama geçirgenlik değerini (T) hesaplayın: T = [(- ln T_I) + (- ln T_II) + (- ln T_III) + (- ln T_IV)] / 4.
   2. Daha sonra, denklem 2'ye göre her bitki türü için belirtilen bir yokoluş katsayısı kullanarak nihai LAIe değerini hesaplayın.
      NOT: Ana ağaç türleri için yok olma katsayıları Bréda⁹'da listelenmiştir. Orman standlarında, LAI gerçek LAI değerini elde etmek için 29 , 30 , 31^{,32,33, 34}sürgünleri içindeki asimilasyon aparatının topaklanma etkisi nedeniyle LAIe düzeltilmelidir.

Sonuçlar

Test edilen her iki cihazdan elde edilen mekansal yapı, çalışılan tüm arazilerde, yani yukarıdan (A) inceltilmiş, aşağıdan (B) inceltilmiş ve herhangi bir silvikültürel müdahale olmadan bir kontrolde farklılık göstermiş (C; daha fazla ayrıntı için Tablo 2'ye bakın). Stand düzeyinde, LP 110 ve Plant Canopy Analyzer'dan elde edilen LAI değerlerindeki benzer farklılıklar, ANOVA ve Tukey'in testi kullanılarak çeşitli yoğunluklara (A vs.B) sahip inceltilmiş araziler arasında doğrulandı. Bitki Gölgelik Analizö...

Tartışma

LAI'yi tahmin etmek için yeni sunulan bir cihaz olarak LP 110 (veya PAR yoğunluk ölçümleri almak) ile LAI-2200 PCA arasında, LAI'yi dolaylı bir yöntemle tahmin etmek için önceki standart LAI-2000 PCA'nın geliştirilmiş bir sürümü olarak farklar nelerdir? LP 110'a kıyasla Tesis Gölgelik Analizörü için fiyatın yaklaşık dört kat daha yüksek olmasının ötesinde, çıkış parametrelerinin sayısı, ölçüm koşulları, metodolojik yaklaşımlar ve farklı gölgelikler için LAI'yi tahmin etme olanakları, sonuçların doğruluğu vb.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
AccuPAR	METER Group, Inc., Pullman, WA, ABD	AccuPaR LP-80	https://www.metergroup.com/environment/products/accupar-lp-80-leaf-area-index/
DEMON	CSIRO, Canberra, Avustralya	DEMON
Dosya Görüntüleyici	LI-COR Biosciences Inc., NE, ABD	FV2200C Yazılımı	https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html
FluorPen	Photon System Instruments Ltd. (PSI), Çek Cumhuriyeti	FluorPen 1.1.2.3 Yazılım	https://handheld.psi.cz/products/laipen/#download
El tipi GPS cihazı	Garmin Ltd., Çek Cumhuriyeti	Garmin eTrex 32x Europe46	https://www.garmin.cz/garmin-etrex-32x-europe46/80117
Yaprak alanı indeksi tahmini için el cihazı(LP 110)	Photon System Instruments Ltd. (PSI) Çek Cumhuriyeti	LaiPen LP 110	https://handheld.psi.cz/products/laipen/#info
Bitki Kanopi Analizörü	LI-COR Biosciences Inc., NE, ABD	LAI-2000 PCA	LAI-2200 PCA veya LAI-2200C, LAI-2000 PCA'nın geliştirilmiş versiyonları olarak kullanılabilir, bakınız: https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/
İstatistiksel yazılım	Systat Software Inc., CA, USA	SigmaPlot 13.0	https://systatsoftware.com/products/sigmaplot/sigmaplot-version-13/?gclid=Cj0KCQjwzYGGBhCTARIs AHdMTQzgfb42vv0mWmcbVcflNO UvrLl802Lrhkfh23Qie2mIZfw4O8kp 7p0aAsoiEALw_wcB
İstatistiksel yazılım	StatSoft Inc., OK, USA	STATISTICA 10.0	LAI görselleştirmesi için STATISTICA 10.0'daki gofret grafikleri kullanıldı.
SunScan	Delta-T Devices, Ltd., Cambridge, Birleşik Krallık	SS1 SunScan	https://www.delta-t.co.uk/product/sunscan
TRAC	3rd Dalga Mühendisliği, Ontarion Kanada	Radyasyonun İzlenmesi ve Kanopi Mimarisi	http://faculty.geog.utoronto.ca/Chen/Chen's%20homepage/res_trac.htm
Tripod	Standart somunlu	herhangi bir	NA
Su seviyesi	Herhangi bir	NA