葉面積指數(shù)(Leaf Area Index,LAI)是一個重要的生態(tài)系統(tǒng)結構參數(shù),定義為某一樹木或林分的葉片在地面上投影的總面積。
葉面積指數(shù)不僅直接反映植物的生長狀況,而且影響著植物的許多生物、物理過程,如光合作用、呼吸作用、蒸騰作用、碳氮循環(huán)和降水截獲等。
由于葉面積的指數(shù)是一個很好反映植物對于環(huán)境變化響應的指標,又與植被的光合作用、蒸騰作用、水分利用及凈初級生產(chǎn)力、碳氮循環(huán)直接相關;
特別是在研究植被生產(chǎn)力與遙感數(shù)據(jù)的關系模型方面,葉面積指數(shù)顯示了巨大的應用前景,因此,葉面積指數(shù)的快速和準確測定顯得十分重要。
LAI是研究從葉片水平推移到森林冠層的重要參數(shù),是一個無量綱、隨著葉子數(shù)量的變化而變化的參數(shù)。
LAI值變化范圍:針葉林的為0.6,16.9;落葉林為6,8;年收獲的作物為2,4;絕大部分生物群系為3,19。
LAI測量方法包括直接測量法和間接測量法。直接測量法通過先測定所有葉片的葉面積,再計算LAI,葉面積測量方法有求積儀測定法、稱重法、方格計算法、排水法、經(jīng)驗公式計算法、異速生長法等。
其中常用的有利用葉片形狀的標準形狀法、根據(jù)葉面積與葉重之間關系的稱重法以及利用葉面積與胸徑的回歸關系推算葉面積的易速生長法。
因要剪下全部待測葉片,直接測量多數(shù)屬于毀壞性測量,或至少會干擾冠層,葉片角度的分布,從而影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量,直接測量法費時、費力。
間接測量法,利用冠層結構與冠層內(nèi)輻射與環(huán)境的相互作用這一可定量耦合關系,通過測定輻射的相關數(shù)據(jù)推斷冠層的結構特征,具體有頂視法和底視法。
間接測量法可以避免直接測量法所造成的大規(guī)模破壞植被的缺點,不受時間的限制,獲取數(shù)據(jù)量大,儀器容易操作,方便快捷,還可以測定一年中森林冠層LAI的季節(jié)變化。
光合有效輻射(PAR)和葉面積指數(shù)(LAI)是評估植物健康狀況和植物冠層結構的重要指標。
PAR表示有多少光能可被植物光合作用利用;LAI可用于估計冠層密度和生物量,是植物冠層結構的一項重要表征參數(shù)。
可以同時測量PAR和LAI。儀器出廠前經(jīng)過校驗,校驗值儲存于內(nèi)存中,故在使用過程中無須校驗。
植物冠層分析儀被廣泛應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)和植物學等研究領域。
產(chǎn)品特點:
1.經(jīng)濟、便攜;
2.實時測量PAR;
3.簡便直觀的6鍵控制;
4.自動記錄模式功能;
5.強大的數(shù)據(jù)存儲能力,1M內(nèi)存;
6.既可用隨機所帶軟件,也可用計算機超級終端下載數(shù)據(jù);
7.低電消耗,4節(jié)7號堿性電池可使用2年;
8.外置PAR傳感器可用于探桿校準和實時測量冠層上、下的PAR值。
規(guī)格參數(shù):
數(shù)據(jù)存儲容量:1M(可存2000次以上測量結果)
傳感器數(shù)量:80個GaAsP光敏傳感器
PAR傳感器量程:0~>2500 μmol·m-2·s-1
PAR傳感器分辨率:1μmol·m-2·s-1
波長范圍400 ~ 700nm
探桿長度:86.5cm(84cm)
探桿截面:1.9*0.95cm
儀器總長:99cm
無人值守采樣間隔:1~60 min可選
產(chǎn)品重量:0.56 kg
數(shù)據(jù)傳輸:RS-232數(shù)據(jù)線
鍵盤:6鍵菜單驅(qū)動
工作環(huán)境:0~50 ℃,0~100%RH
電源:4節(jié)7號電池
最小空間分辨率:1cm
系統(tǒng)組成:
1.帶傳感器的控制單元
2.測量探桿和外置PAR傳感器
3.RS-232數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)傳輸軟件、用戶說明書及手提箱
工作原理:
探頭中包括80個間隔為1 cm的PAR光量子傳感器,用于測量環(huán)境光照中PAR的變化,輸入研究區(qū)域的經(jīng)緯度和時間,儀器可自動計算出天頂角;
通過設置葉角分布參數(shù)(X)和測量冠層上、下PAR的比率,可以計算出植物冠層的LAI值。
植物冠層分析儀測量時的注意事項:
1、遮蓋帽的用途
從傳感器的視野中去除太陽;從視野中去除操作者的影響;天空亮度不均勻;冠層內(nèi)有明顯的空隙;減小對測量樣地尺寸的需要;減小了森林內(nèi)必需的空地尺寸。
2、斜坡的影響
應該使傳感器保持與斜坡相匹配,而不是實際的水平。
3、樣地尺寸的影響
如果樣地尺寸太小,要注意保證傳感器的視野范圍是冠層高度的3倍,可以采用去除第5個環(huán)的數(shù)據(jù)來解決這個問題,也可以采用觀察帽的方法。
4、光線的需求
直射的陽光:應盡可能避免直射的陽光,盡量在日出日落時或多云的天氣進行測量,如果避免不了,那么需要注意:使用270度的遮蓋帽或更小的視野遮蓋帽;背對陽光進行測量,遮擋住日光和操作者本身;對植物冠層進行遮陰處理;天空云分布不均勻?qū)е鹿饩€不均勻的天氣條件:等待云彩飄過并遮擋了陽光時再進行測量。適宜光線條件:均勻的陰天或者散射光照下才能測量。最易找到合適的測量時間往往是黎明之前和日落之后的瞬間。作為一般原則,如果可以看到地上的影子或者林冠上有陽光照射的葉子,這時的天空的光照條件就沒有滿足。
5、葉片與傳感器的距離限制
一個葉片與傳感器的距離是重要的,太近將導致測量的誤差。簡單的計算方法是根據(jù)采用的遮蓋帽的角度來得到距離因子參數(shù),再除以B值的重復次數(shù),再乘以葉片的寬度,即得到最小需要的距離了。如果距離無法縮小,可以考慮增加重復次數(shù)來解決這個問題。
6、冠層內(nèi)的空隙(林窗)
由于LAI是空隙比例的對數(shù),那么建議的情況是取對數(shù)后進行平均,而不是平均后取對數(shù)。如果一個視野內(nèi)既有稠密的冠層又有稀疏的冠層,那么建議采用遮蓋帽來減少其同時出現(xiàn)在同一視野的可能(這樣將導致對葉面積指數(shù)的低估)。