JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يعد تقدير مؤشر مساحة الورق السريع والدقيق في النظم الإيكولوجية الأرضية أمرا حاسما لمجموعة واسعة من الدراسات البيئية ومعايرة منتجات الاستشعار عن بعد. يقدم هنا بروتوكول لاستخدام الجهاز البصري LP 110 الجديد لأخذ قياسات LAI الأرضية في الموقع.

Abstract

مؤشر مساحة الأوراق (LAI) هو متغير مظلة أساسي يصف كمية أوراق الشجر في النظام البيئي. المعلمة بمثابة واجهة بين المكونات الخضراء للنباتات والغلاف الجوي، والعديد من العمليات الفسيولوجية تحدث هناك، في المقام الأول امتصاص التمثيل الضوئي، والتنفس، والنتح. LAI هو أيضا معلمة مدخلات للعديد من النماذج التي تنطوي على الكربون والماء ودورة الطاقة. وعلاوة على ذلك، تستخدم القياسات الأرضية في الموقع كطريقة معايرة لل لاي التي يتم الحصول عليها من منتجات الاستشعار عن بعد. لذلك، من الضروري استخدام طرق بصرية مباشرة غير مباشرة من أجل وضع تقديرات دقيقة وسريعة ل LAI. وقد نوقش في البروتوكول النهج المنهجي والمزايا والخلافات ووجهات النظر المستقبلية للجهاز البصري LP 110 المطور حديثا استنادا إلى العلاقة بين الإشعاع المنقول من خلال مظلة الغطاء النباتي والفجوات المظلة. وعلاوة على ذلك، تمت مقارنة الصك إلى معيار عالمي LAI-2200 محلل مظلة النبات. يتيح LP 110 معالجة أسرع وأكثر مباشرة للبيانات المكتسبة في هذا المجال ، وهو أكثر بأسعار معقولة من محلل مظلة النبات. تتميز الأداة الجديدة بسهولة استخدامها للقراءات فوق وتحت المظلة بسبب حساسيتها الأكبر للاستشعار ، ومقياس الميل الرقمي المدمج ، والتسجيل التلقائي للقراءات في الموضع الصحيح. ولذلك، فإن جهاز LP 110 المحمول باليد هو أداة مناسبة لأداء تقدير LAI في الغابات والبيئة والبستنة والزراعة استنادا إلى النتائج التمثيلية. وعلاوة على ذلك، فإن نفس الجهاز يمكن المستخدم أيضا من أخذ قياسات دقيقة لشدة الإشعاع النشطة من الناحية الضوئية (PAR).

Introduction

الستائر هي loci من العديد من العمليات البيولوجية والفيزيائية والكيميائية والبيئية. تتأثر معظمها بهياكل المظلة1. ولذلك، دقيقة وسريعة وغير مدمرة وموثوق بها في الموقع الغطاء النباتي تحديد كمي المظلة أمر بالغ الأهمية لمجموعة واسعة من الدراسات التي تنطوي على الهيدرولوجيا، والكربون والمواد المغذية ركوب الدراجات، وتغير المناخ العالمي2،3. منذ أوراق أو الإبر تمثل واجهة نشطة بين الغلاف الجوي والغطاء النباتي4، واحدة من الخصائص الهيكلية المظلة الحرجة هو مؤشر مساحة ورقة (LAI)5، ويعرف بأنه نصف المساحة الإجمالية لسطح الورق الأخضر لكل وحدة من مساحة سطح الأرض الأفقية أو إسقاط التاج للأفراد ، وأعرب عن م2 لكل متر2 كمتغير عديم البعد6، 7.

وقد تم بالفعل عرض مختلف الصكوك والنهج المنهجية لتقدير LAI الأرضية وإيجابياتها وسلبياتها في النظم الإيكولوجية المتنوعة8و9و10و11و12و13و14و15. هناك فئتان رئيسيتان من أساليب تقدير LAI: المباشر وغير المباشر (انظر الاستعراضاتالشاملة 8،9،10،11،12 لمزيد من التفاصيل). تستخدم أساسا في الغابات تقف، يتم الحصول على الأرض التقديرات LAI بشكل روتيني باستخدام الأساليب البصرية غير المباشرة بسبب عدم وجود تحديد LAI مباشرة، لكنها تمثل عادة طريقة تستغرق وقتا طويلا، كثيفة العمالة، والمدمرة9،10،12،16. وعلاوة على ذلك، تستمد الأساليب البصرية غير المباشرة LAI من المعلمات ذات الصلة بسهولة أكبر (من وجهة نظر طبيعتها التي تتطلب وقتا طويلا ومكثفة من حيث العمل)17، مثل النسبة بين إشعاع الحادث فوق وتحت المظلة وتحديد كمي للثغرات المظلة14. ومن الواضح أن مصنع المظلة محللات كما استخدمت على نطاق واسع للتحقق من صحة الأقمار الصناعية LAI استرجاع18; ولذلك، فقد اعتبر معيارا للمقارنة LP 110 (انظر جدول المواد لمزيد من التفاصيل حول الأدوات المستخدمة).

وLP 110، كما تم تطوير نسخة محدثة من صك بسيط عصامي في البداية ALAI-02D19 و LP 10020في وقت لاحق، كمنافس وثيق لتحليلات مظلة النبات. كممثل للأساليب البصرية غير المباشرة ، فإن الجهاز محمول باليد وخفيف الوزن يعمل بالبطارية ، دون الحاجة إلى اتصال كبل بين المستشعر ومسجل البيانات يستخدم مقياس ميل رقمي بدلا من مستوى فقاعة ويمكن من تحديد المواقع وقراءة القيمة بشكل أسرع وأكثر دقة. بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم الجهاز لملاحظة قراءات فورية. وبالتالي، فإن تقدير الوقت اللازم لجمع البيانات في الميدان أقصر بالنسبة إلى LP 110 من محلل مظلة النبات بحوالي 1/3. بعد تصدير قراءات إلى كمبيوتر، تتوفر البيانات للمعالجة اللاحقة. يسجل الجهاز الإشعاع داخل أطوال موجية الضوء الأزرق (أي 380-490 نانومتر)21،22 باستخدام مستشعر LAI لإجراء حساب LAI. يتم إخفاء مستشعر LAI بواسطة غطاء تقييد معتم مع 16 ° (المحور Z) و 112 ° (المحور السيني) مجالات الرؤية(الشكل 1). وهكذا، يمكن ملاحظة انتقال الضوء باستخدام الجهاز الذي يحمل إما عموديا على سطح الأرض (أي زاوية الذروة 0 درجة)، أو في خمس زوايا مختلفة من 0 درجة و 16 درجة و 32 درجة و 48 درجة و 64 درجة لتكون قادرة أيضا على استنتاج ميل عناصر المظلة.

figure-introduction-3754
الشكل 1: السمات المادية للLP 110. مفتاح MENU يمكن المستخدم من الانتقال لأعلى ول لأسفل خلال العرض، ويعمل الزر SET كمفتاح Enter(A). يتم إصلاح عرض ذروة تحت زوايا الميل المختلفة (±8 بسبب عرض الجانب) وعرض أفقي ليرة لبنانية 110 إلى 112 درجة (ب) على غرار محلل مظلة النبات (المعدلة من قبل المقيدين). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

نظرا للحساسية العالية لمستشعر LAI ، ومجال الرؤية المقيد ، ومقياس الميل الرقمي المدمج ، والتسجيل التلقائي لقيم القراءة في الموضع الصحيح الذي يشير إليه الصوت دون ضغط زر ، فإن الأداة الجديدة مناسبة أيضا للقراءات فوق المظلة في الوديان الضيقة أو حتى على طرق الغابات الأوسع لقياس مجموعة واسعة من ظروف السماء. وإلى جانب ذلك، فإنه يتيح القياس الكمي للمظلات موقف ناضجة فوق تجديد عالية نسبيا، وأنه يحقق دقة أعلى من قيم الإشعاع من محلل مظلة النبات. وعلاوة على ذلك، فإن سعر LP 110 يساوي حوالي 1/4 من محلل مظلة النبات. على العكس من ذلك ، فإن استخدام LP 110 في كثيفة (أي ، LAIe على مستوى الموقف أكثر من 7.88)23 أو الستائر منخفضة جدا كما المراعي محدودة.

يمكن أن يعمل LP 110 ضمن وضعي تشغيل: (1) وضع مستشعر واحد يأخذ قراءات تحت المظلة والمرجعية (فوق المظلة المدروسة أو في تطهير واسع النطاق بما فيه الكفاية يقع بالقرب من الغطاء النباتي المحلل) يتم إجراؤه قبل أو بعد أو أثناء القياسات تحت المظلة التي يتم التقاطها بنفس الأداة و (2) وضع مستشعر مزدوج باستخدام الأداة الأولى لأخذ قراءات تحت المظلة ، في حين يتم استخدام الثاني لتسجيل القراءات المرجعية تلقائيا ضمن فاصل زمني محدد مسبقا (من 10 إلى 600 ثانية). يمكن مطابقة LP 110 مع جهاز GPS متوافق (انظر جدول المواد)لتسجيل إحداثيات كل نقطة قياس تحت المظلة لكلا الوضعين المذكورين أعلاه.

مؤشر منطقة ورقة فعالة (LAIe)24 يتضمن تأثير مؤشر تكتل ويمكن أن تستمد من قياسات الإشعاع شعاع الشمس التي اتخذت فوق وتحت مظلة الغطاء النباتي درس25. وهكذا، لحساب LAIe التالية، يجب حساب الإرسال (ر) من الإشعاع على حد سواء تنتقل تحت المظلة (I) والحادث فوق الغطاء النباتي(أناس)تقاس بجهاز LP 110.

ر = I / I0 (1)

منذ كثافة التشعيع تنخفض أضعافا مضاعفة لأنها تمر عبر مظلة الغطاء النباتي، لاي يمكن حسابها وفقا لقانون الانقراض بير لامبرت المعدلة من قبل مونسي وسايكي9،26

LAIe = - ln (I / I0) × k-1 (2) ،

حيث، ك هو معامل الانقراض. يعكس معامل الانقراض شكل كل عنصر واتجاهه وموقعه في مظلة الغطاء النباتي مع ميل عنصر المظلة المعروف واتجاه العرض9و12. يعتمد معامل k (انظر المعادلة 2) على امتصاص الإشعاع بواسطة أوراق الشجر ، ويختلف بين الأنواع النباتية استنادا إلى المعلمات المورفولوجية لعناصر المظلة وترتيبها المكاني وخصائصها البصرية. وبما أن معامل الانقراض يتقلب عادة حول 0.59،27، يمكن تبسيط المعادلة 2 كما قدمها Lang et al.28 بطريقة مختلفة قليلا لل الستائر غير المتجانسة والمتجانسة:

في مظلة غير متجانسة

LAIe = 2 × | figure-introduction-7187 ln t| (3),

أو

في مظلة متجانسة

LAIe = 2 × |ln T| (4),

حيث، ر: هو الإرسال في كل نقطة قياس تحت المظلة، و T: هو متوسط الإرسال لجميع القيم t لكل تحويل أو حامل محسوب.

في الغابات تقف، يجب تصحيح LAIe كذلك بسبب تأثير تكتل جهاز الاستيعاب داخل يطلق النار29،30،31،32،33،34 للحصول على القيمة الفعلية LAI.

ويكرس البروتوكول للاستخدام العملي للجهاز البصري LP 110 لتقدير LAIe في مثال مختار من الغابات الصنوبرية في أوروبا الوسطى (انظر الجدول 2 والجدول 3 للموقع، والخصائص الهيكلية، و dendrometric). ويستند تقدير LAIe في مظلة الغطاء النباتي باستخدام هذا الجهاز على طريقة بصرية تستخدم على نطاق واسع تتعلق بنقل الإشعاع النشط ضوئيا وكسر فجوة المظلة. وتهدف الورقة إلى توفير بروتوكول شامل لأداء تقدير LAIe باستخدام الجهاز البصري LP 110 الجديد.

Protocol

ملاحظة: قبل البدء في أخذ قياسات الحقل المخطط لها، اشحن بطارية جهاز LP 110 بشكل كاف. قم بتوصيل الجهاز (موصل USB، انظر الشكل 1)والكمبيوتر من خلال الكبل المرفق. تظهر حالة البطارية في الزاوية اليسرى العلوية من شاشة الجهاز.

1. المعايرة قبل القياس

ملاحظة: بالنسبة إلى LP 110، قم بإجراء معايرة داكنة لمستشعر LAI ومعايرات مقياس الميل المضمنة قبل بدء كل حملة قياس ميدانية.

  1. معايرة مستشعر LAI المظلمة
    1. قم بتشغيل الأداة عن طريق الضغط مع الاستمرار على مفتاح Set لمدة 1 s على الأقل.
      ملاحظة: يعمل الزر Set كمفتاح Enter.
    2. حدد الإعدادات (يسمح مفتاح القائمة بالتحول لأعلى ولأعلى) واضغط على تعيين > Lai Cal.، ثم اضغط على مفتاح Set ، ثم تحقق لمعرفة ما إذا كان ثابت معايرة LAI ثابتا إلى 1 (أي C = 1.0)؛ إذا لم يكن كذلك، اضغط على مفتاح Set بشكل متكرر لضبط الثابت إلى 1.0 والعودة إلى القائمة الرئيسية (اضغط على القائمة | عودة | تعيين).
      ملاحظة: عند أخذ قياسات LAI باستخدام وضع المستشعر المفرد (انظر القسم 2)، يوصى بالقيمة الثابتة 1.0 لجميع القياسات.
    3. حدد الإعدادات واضغط على تعيين | لاي صفر | تعيين. قم بتغطية مستشعر LAI بالكامل باستخدام قطعة قماش أو كف مبهمة لتجنب تداخل الضوء أثناء عملية المعايرة بأكملها. بعد ذلك، اضغط على مفتاح Set (تعيين) للحفاظ على القيمة الصفرية التي تظهر على الشاشة.
    4. اضغط على مفتاح القائمة بشكل متكرر حتى يتم تحديد العودة للعودة إلى القائمة الرئيسية، ثم اضغط على مفتاح Set .
  2. معايرة مقياس الميل
    ملاحظة: تم تجهيز كل جهاز LP 110 مع المدمج في ميل الإلكترونية لضمان زاوية الميل الصحيح من القراءات. يجب معايرة مقياس الميل الداخلي (إعادة) باستخدام مستوى الماء.
    1. المعايرة الرأسية
      1. إذا تم إيقاف تشغيل الجهاز، فاضغط مع الاستمرار على مفتاح Set لمدة 1 s على الأقل لتشغيل الجهاز.
      2. حدد الإعدادات واضغط على تعيين | كال العمودي | تعيين لتنشيط مقياس الميل الإلكتروني.
      3. عقد الجهاز عموديا ووضع مستوى المياه على الجانب الجانبي جنبا إلى جنب مع الصك.
      4. قم بموازنة الجهاز إلى اليسار أو اليمين وفقا لفقاعة مستوى الماء لتحقيق قيمة صفر أو قريبة من الصفر للمحور X. إذا لم يكن كذلك، اضغط على مفتاح Set لضبط القراءات حتى تتم قراءة صفر لمحور X.
      5. ضع مستوى الماء على طول الجانب الخلفي للجهاز لإكمال المعايرة الرأسية.
      6. قم بإمالة الجهاز مرة أخرى إلى اليسار أو اليمين وتحقق مما إذا كانت شاشة الجهاز تقرأ صفرا للمحور X.
      7. أمسك بموضع الزاوية الصفرية للمحور X ثم قم بإمالة الجهاز للأمام أو للخلف (المحور Z) وفقا لفقاعة مستوى الماء، مع التأكد من الحفاظ على قيمة زاوية المحور X عند الصفر أو بالقرب من الصفر.
      8. تحقق لمعرفة ما إذا كانت قراءة المحور Z تساوي صفرا أو تقترب من الصفر. إذا لم يكن الأمر كذلك، اضغط على مفتاح Set ثم أعد معايرة الجهاز لتعيين صفر قراءات لكل من محاور X و Z.
      9. اضغط على مفتاح Menu بشكل متكرر حتى يتم تحديد Return للعودة إلى القائمة الرئيسية، ثم اضغط على مفتاح Set ( تعيين).
    2. معايرة أفقية
      1. حدد الإعدادات واضغط على تعيين | أفقي كال. | تعيين لتشغيل مقياس الميل الإلكتروني.
      2. اضغط على الجهاز أفقيا. ثم ضع مستوى الماء على طول الجانب الخلفي للجهاز.
      3. مستوى الجهاز في الموضع الأفقي وفقا لفقاعات مستوى المياه. إمالة الصك إلى اليسار أو اليمين وأعلى أو أسفل على طول محاور X- و Y، على التوالي.
      4. بعد تحقيق موقف استشعار الصحيح وفقا لكلا فقاعات مستوى المياه، والتحقق للتأكد من أن القراءة لمحور Y هو صفر أو قريبة من الصفر. إذا لم يكن الأمر كذلك، فاضغط على مفتاح Set (تعيين) لإعادة معايرة الموضع الأفقي للجهاز.
      5. اضغط على مفتاح Menu بشكل متكرر حتى يتم تحديد Return للعودة إلى القائمة الرئيسية، ثم اضغط على مفتاح Set ( تعيين).

2. وضع استشعار واحد لتقدير LAIe

  1. إذا تم إيقاف تشغيل الجهاز، فاضغط على مفتاح Set لمدة 1 s على الأقل لتشغيل الجهاز.
  2. معايرة الأداة قبل البدء في كل حملة قياس ميدانية وفقا للخطوات 1.1 و1.2.
    ملاحظة: إذا تم إجراء المعايرة بالفعل، انتقل إلى الخطوة 2.3.
  3. بعد ذلك، قم بتعيين التاريخ والوقت الحاليين (ابحث عن الإعدادات في القائمة الرئيسية بالضغط على مفتاح القائمة بشكل متكرر. ثم اضغط على تعيين | الوقت ; اضغط على الزر Set (تعيين) مرة أخرى) ثم ارجع إلى القائمة الرئيسية (حدد إرجاع واضغط مع الاستمرار على مفتاح Set).
    ملاحظة: للحصول على إعداد الوقت الدقيق، تطابق الوقت مع الكمبيوتر كما هو معروض في البرنامج ذي الصلة (توصيل الجهاز LP 110 بالكمبيوتر من خلال الكبل المرفق. افتح البرنامج، اضغط على الإعداد | | معرف الجهاز جهاز. اختر | التحكم عبر الإنترنت واضغط عليها الوقت. ثم حدد الخيار مزامنة مع وقت الكمبيوتر ثم اضغط تحرير).
  4. تعيين الأداة إلى وضع قياس زاوية واحدة باستخدام إعدادات. اضغط على مجموعة | زوايا | تعيين | مفرد (تأكد من استخدام مفتاح القائمة) والعودة إلى القائمة الرئيسية (حدد إرجاع مع الاستمرار على مفتاح Set).
    1. إذا كان ميل زاوية الورقة يحتاج إلى تقدير، قم بتعيين وضع القياس متعدد الزوايا. إعدادات | زوايا | متعدد (اضغط على زر القائمة) والعودة إلى القائمة الرئيسية (حدد العودة مع الاستمرار على تعيين المفتاح).
  5. إذا كان هناك حاجة إلى سجل يتعلق بموضع القياسات، قم بتشغيل جهاز GPS ذي الصلة (انظر الأقسام أدناه للحصول على تعليمات مفصلة وجدول المواد)؛ إذا لم يكن كذلك، انتقل إلى الخطوة 2.6.
    1. تحقق للتأكد من تطابق وقت الجهاز مع الكمبيوتر.
      ملاحظة: يجب تعيين الوقت بشكل صحيح لعكس المنطقة الزمنية في الموقع الذي تمت دراسته.
    2. قم بتشغيل جهاز GPS وانتظر لحظة حتى يتم العثور على الموضع الحالي. تحقق من الموقع على شاشة جهاز GPS.
      ملاحظة: الدقة تتوقف على كثافة مظلة الغطاء النباتي المدروس.
    3. حمل كل من LP 110 وجهاز GPS عند أخذ جميع القياسات الميدانية.
    4. بعد أخذ جميع القياسات الميدانية، قم بتوصيل كلا الجهازين بالكمبيوتر، وتحميل ومعالجة البيانات في البرنامج ذي الصلة (انظر جدول المواد)وفقا لدليل LP 110 ودليل المستخدم، قسم تعليمات التشغيل35.
  6. خذ قياس مرجعي في منطقة مفتوحة أو فوق الغطاء النباتي المقاس (أي قراءة فوق المظلة). في الطقس المشمس، منع الضوء من الدخول مباشرة إلى كأس تقييد العرض (انظر الشكل 1).
    ملاحظة: بالنسبة لوضع قياس المستشعر الواحد، خذ القراءات فوق المظلة وأقلها في ظل ظروف ضوء ثابتة أثناء الملبد بالغيوم القياسي، قبل شروق الشمس، أو بعد غروبها(الشكل 2)لتجنب الحصول على قيم إشعاع غير صحيحة.

figure-protocol-7057
الشكل 2: الظروف الجوية المثلى لأخذ قياسات LAIe باستخدام LP 110. الظروف الجوية المثلى عند استخدام LP 110 هي سماء ملبدة بالغيوم بشكل موحد مع عدم وجود إشعاع شمسي مباشر (A) ، أو استخدامها إما قبل شروق الشمس أو بعد غروبها (B). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. حدد القياس في القائمة الرئيسية (اضغط على مفتاح Set)، ثم اختر المرجع لاي. بعد الضغط على مفتاح Set، يتم تنشيط وضع قياس المرجع.
    ملاحظة: تظهر قيمة الإشعاع الحالية على الشاشة. لم يتم تخزين هذه القيمة بعد في الذاكرة الداخلية للجهاز (يتم تشغيل وضع القياس في هذا الوقت).
  2. بعد ذلك، اضغط على مفتاح Set مرة أخرى لبدء البحث عن موضع مستشعر LAI الصحيح (أي زاوية الذروة 0°)، وتفعيل كل من مقياس الميل المدمج ومؤشر الصوت.
    ملاحظة: في نفس الوقت، يظهر الموضع الحالي لمستشعر LAI على الشاشة لكل من محاور X و Z.
  3. بعد ذلك، أمسك الجهاز عموديا على الأرض وتأكد من توجيه مستشعر LAI نحو الذروة.
    ملاحظة: مؤشر الصوت يزيد في الحجم كما أنه يقترب من زاوية الذروة الصحيحة.
  4. تحقق من الشاشة، وإمالة الصك على حد سواء إلى اليسار واليمين، وإلى الأمام والخلف. يتم الحصول على القيمة المرجعية وتخزينها تلقائيا فور وصول زاوية الذروة المعرفة بواسطة كلا المحورين X و Z إلى صفر أو أقل من 5 (تتوقف نغمة التصفير).
    ملاحظة: يجب أن يتم تحقيق الوضع الصحيح في نطاق ضيق جدا (أي مم) ، يمكن أن تكون هذه الخطوة متعبة.
  1. بعد أخذ القياس المرجعي(ق)، والعودة إلى القائمة القياس عن طريق الضغط على مفتاح القائمة. ثم، ابدأ في قياس مستوى الإشعاع المنقول تحت المظلة.
    1. حدد المواضع لاتخاذ قراءات تحت المظلة والبدء في أخذ قياسات قيمة نقل الضوء باستخدام مستشعر LAI الخاص بالجهاز.
      ملاحظة: نمط القياسات الميدانية LAIe في هياكل مظلة مختلفة مذكور بالتفصيل من قبل Černýوآخرون.
    2. حدد لاي في قائمة القياس. اضغط على مفتاح Set لتنشيط وضع أخذ قياسات الإشعاع المرسلة أسفل المظلة.
      ملاحظة: تظهر قيمة الإشعاع الحالية على الشاشة. لم يتم تخزين هذه القيمة بعد في الذاكرة الداخلية للجهاز (يتم تشغيل وضع القياس في هذا الوقت).
    3. اضغط على مفتاح Set مرة أخرى لتسجيل قراءات أسفل المظلة. يتم تشغيل مقياس الميل المدمج ومؤشر الصوت للحصول على موضع مستشعر LAI الصحيح (أي زاوية الذروة 0 درجة).
      ملاحظة: في نفس الوقت، يظهر الموضع الحالي لمستشعر LAI على الشاشة لكل من محاور X و Z.
    4. بعد ذلك، أمسك الجهاز عموديا على الأرض وتأكد من توجيه مستشعر LAI نحو الذروة.
      ملاحظة: مؤشر الصوت يزيد في الحجم كما أنه يقترب من زاوية الذروة الصحيحة.
    5. تحقق من الشاشة، وإمالة الصك على حد سواء إلى اليسار واليمين، وإلى الأمام والخلف. يتم الحصول على جميع قراءات تحت المظلة تلقائيا وتخزينها على الفور بمجرد أن تصل زاوية الذروة المحددة من قبل كل من محاور X و Z إلى صفر أو أقل من 5 (تتوقف نغمة التصفير).
      ملاحظة: يجب أن يتم تحقيق الوضع الصحيح في نطاق ضيق جدا (مم) ، يمكن أن تكون هذه الخطوة متعب.
  2. 10 - المضي قدما في إجراء مزيد من القياسات للإشعاع المنقول تحت مظلة الغطاء النباتي، باتباع الخطوات 2-7-3-2-7-5.
    ملاحظة: يمكن أيضا أخذ القراءات المرجعية في أي وقت بين قياسات تحت المظلة. على سبيل المثال، بعد الانتهاء من كل تحويل، اضغط على زر القائمة، حدد المرجع لاي (عقد تعيين مفتاح) ومواصلة وفقا للخطوات 2.6.2-2.6.4.The أكثر فوق المظلة القراءات التي اتخذت خلال القياسات تحت المظلة، وزيادة دقة الحسابات المرجعية.
  3. مباشرة بعد الانتهاء من اتخاذ القياسات تحت المظلة (اضغط على زر القائمة، حدد المرجع لاي وعقد تعيين مفتاح)، واتخاذ قياس الإشعاع في منطقة مفتوحة للحصول على القيمة المرجعية الأخيرة، بعد الخطوات 2.6.2. إلى 2.6.4.
  4. اضغط على مفتاح القائمة بشكل متكرر حتى يتم تحديد العودة للعودة إلى القائمة الرئيسية، ثم اضغط على الزر تعيين.
  5. بعد كل قياس، يتم تخزين البيانات في الذاكرة الداخلية للجهاز. اضغط على زر Menu لمدة لا تقل عن 1 s لإيقاف تشغيل الجهاز بأمان دون محو أي بيانات.
  6. توصيل الأداة بالكمبيوتر؛ تحميل ومعالجة البيانات. ويرد وصف لمثال قياس الحقل وحساب LAIe في القسم 4.

3. وضع استشعار مزدوج لتقدير LAIe

  1. قم بتشغيل كلا الجهازين عن طريق الضغط على مفتاح Set لمدة 1 s على الأقل.
    ملاحظة: Instrument_1 Instrument_2 مخصصة للقراءات أعلاه (المرجع) وتحت المظلة، على التوالي. في وضع قياس الاستشعار المزدوج، يتم تركيب جهاز واحد (Instrument_1) على حامل ثلاثي القوائم في منطقة مفتوحة (أو في الجزء العلوي من سارية مناخية فوق المظلة)، في حين أن الجهاز الثاني (Instrument_2) يعمل على أخذ قياسات تحت المظلة للإشعاع المنقول. Instrument_1 تلقائيا بتسجيل الإشارة المرجعية في فاصل زمني محدد مسبقا (من 10 s حتى 600 ثانية). ويجمع هذا النهج كمية كبيرة من البيانات المرجعية، مما يزيد من الدقة عند حساب القيم المرجعية للقياسات الفردية دون المظلة.
  2. تعيين التاريخ والوقت الحاليين لكلا الجهازين (ابحث عن الإعدادات في القائمة الرئيسية بالضغط على زر القائمة بشكل متكرر. ثم اضغط على تعيين | | الوقت تعيين. العودة إلى القائمة الرئيسية (اختر العودة مع الاستمرار على تعيين المفتاح).
    ملاحظة: للحصول على إعداد الوقت المحدد، تطابق الوقت مع الكمبيوتر كما هو معروض في البرنامج ذي الصلة (توصيل الجهاز بالكمبيوتر من خلال الكبل المرفق. افتح البرنامج، ثم اضغط على الإعداد | | معرف الجهاز جهاز. بعد ذلك، اختر | التحكم عبر الإنترنت واضغط عليها الوقت. حدد الخيار مزامنة مع وقت الكمبيوتر واضغط على تحرير).
  3. بعد ذلك، قم بتعيين كلا الجهازين إلى وضع قياس الزاوية الواحدة. حدد الإعدادات (اضغط على مفتاح Set) | زوايا | تعيين | مفرد (تأكيد باستخدام مفتاح القائمة). العودة إلى القائمة الرئيسية (اختر العودة مع الاستمرار على تعيين المفتاح).
    1. إذا كان ميل زاوية الورق داخل مظلة الغطاء النباتي المدروسة بحاجة إلى تقدير ، فوضع Instrument_2 (قراءات تحت المظلة) إلى وضع القياس متعدد الزوايا. حدد الإعدادات (اضغط على مفتاح Set) | الزوايا (اضغط على زر تعيين). بعد ذلك، اختر Multi (تأكيد باستخدام مفتاح القائمة)، ثم ارجع إلى القائمة الرئيسية (اختر إرجاع مع الاستمرار على مفتاح Set).
  4. إذا كان هناك حاجة إلى سجل بشأن مواقع القياسات تحت المظلة، قم بتشغيل جهاز GPS ذي الصلة (انظر الأقسام أدناه للحصول على تعليمات مفصلة وجدول المواد)؛ إذا لم يكن كذلك، انتقل إلى الخطوة 3.5.
    1. تأكد من أن الوقت المعروض على الجهاز المستخدم لإجراء قراءات تحت المظلة (Instrument_2) يتطابق مع الكمبيوتر.
      ملاحظة: يجب تعيين الوقت بشكل صحيح لعكس المنطقة الزمنية في الموقع الذي تمت دراسته.
    2. قم بتشغيل جهاز GPS وانتظر لحظة حتى يتم العثور على الموضع الحالي. تحقق من الموقع المعروض على جهاز GPS.
      ملاحظة: الدقة تتوقف على كثافة مظلة الغطاء النباتي المدروس.
    3. حمل كل من LP 110 المستخدمة لاتخاذ قراءات تحت المظلة (Instrument_2) وجهاز GPS عند أخذ جميع القياسات الميدانية.
    4. بعد أخذ كافة القياسات الميدانية، قم بتوصيل كلا الجهازين (Instrument_2 وجهاز GPS) بالكمبيوتر. تحميل ومعالجة البيانات في البرنامج ذات الصلة (انظر جدول المواد)وفقا لدليل LP 110 ودليل المستخدم، تعليمات التشغيل القسم35.
  5. معايرة كلا الجهازين قبل البدء في كل حملة قياس ميدانية وفقا للقسمين 1.1 و 1.2.
    ملاحظة: إذا تم إجراء المعايرة بالفعل، انتقل إلى الخطوة 3.5.1.
    1. بعد معايرة كل من مستشعر LAI ومقياس الميل المدمج ، معايرة كل من أجهزة LP 110 (Instrument_1 Instrument_2) مع بعضها البعض.
      1. لكلا الجهازين، حدد الإعدادات في القائمة الرئيسية (اضغط على مفتاح Set) واختر معايرة لاي (اضغط على زر Set). بعد ذلك، اضغط على الجهازين في مستوى أفقي في الموضع الرأسي، واضبط القيمة الثابتة (التي تم وضع علامة C على الشاشة) عن طريق الضغط بشكل متكرر على مفتاح Set على Instrument_1 (القراءات المرجعية) لتحقيق نفس القيم كما هو موضح على شاشة الجهاز على Instrument_2. ثم اضغط على زر القائمة وارجع إلى القائمة الرئيسية (اختر إرجاع مع الاستمرار على مفتاح Set).
  6. في الطقس المشمس، منع أشعة الشمس المباشرة من دخول كأس تقييد العرض عند أخذ جميع قراءات فوق المظلة (انظر الشكل 1).
    ملاحظة: بالنسبة لوضع قياس المستشعر المزدوج، خذ القراءات فوق المظلة وأقلها في ظل ظروف ضوء ثابتة مع ملبد بالغيوم القياسي، قبل شروق الشمس، أو بعد غروب الشمس(الشكل 2)لتجنب الحصول على قيم إشعاع غير صحيحة.
  7. إرفاق Instrument_1 عموديا إما إلى ترايبود وضعت في منطقة مفتوحة أو فوق المظلة درس (على سبيل المثال، في الجزء العلوي من سارية المناخية).
    ملاحظة: سيقوم هذا الجهاز بتسجيل القيم المرجعية باستمرار (أي القراءات فوق المظلة).
    1. أولا، حدد الإعدادات في القائمة الرئيسية (اضغط على مفتاح Set)، ثم اختر الفاصل الزمني التلقائي (اضغط مرة أخرى على مفتاح Set). بعد ذلك، اضغط بشكل متكرر على مفتاح Set، ثم اضغط على زر Menu لتحديد الفاصل الزمني المطلوب لتسجيل القيم المرجعية تلقائيا (من 10 إلى 600 ثانية).
      ملاحظة: تعيين فاصل زمني أقصر لتسجيل القراءات المرجعية تلقائيا لزيادة دقة القياسات إذا تغيرت ظروف الضوء بسرعة.
    2. اضغط على مفتاح القائمة، وحدد إرجاع،مع الاستمرار على الزر تعيين للعودة إلى القائمة الرئيسية.
    3. بعد ذلك، اضغط على زر القائمة (اضغط على مفتاح Set) بشكل متكرر لتحديد القياس في القائمة الرئيسية. ثم اختر Auto Lai Ref. (اضغط على مفتاح Set) لبدء البحث عن موضع مستشعر LAI الصحيح (أي زاوية الذروة 0 درجة).
      ملاحظة: تظهر قيمة الإشعاع الحالية على الشاشة. لم يتم تخزين هذه القيمة بعد في الذاكرة الداخلية للجهاز (يتم تشغيل وضع القياس في هذا الوقت).
    4. تحقق من الشاشة، وإمالة الصك على حد سواء إلى اليسار واليمين، وإلى الأمام والخلف. بعد الوصول إلى زاوية الذروة المحددة بواسطة محاور X و Z مع صفر أو أقل من قيمة 5 (أي كلا من X- و Z-axes أقل من قيمة 5)، قم بإصلاح الجهاز بقوة في الموضع المطلوب المذكور أعلاه، ثم اضغط على مفتاح Set.
      ملاحظة: من هذه الخطوة، يتم تسجيل القيم المرجعية (أي القراءات فوق المظلة) تلقائيا وتخزينها في الفاصل الزمني المحدد مسبقا (كل قراءة مصحوبة بالأصوات). تجنب أي انحراف عن موضع مجموعة Instrument_1؛ وإلا، سيتم مقاطعة القياس المرجعي. وبالنظر إلى الموقف الصحيح يجب أن يتحقق في نطاق ضيق جدا (مم)، يمكن أن تكون هذه الخطوة متعب.
  8. بعد ذلك ، ابدأ في قياس الإشعاع المنقول تحت مظلة الغطاء النباتي (قراءات تحت المظلة) باستخدام Instrument_2.
    ملاحظة: خلال جميع القراءات تحت المظلة، حافظ على نفس اتجاه مجال رؤية مستشعر LAI (Instrument_2) مثل مستشعر LAI للقراءات المرجعية (Instrument_1)، على سبيل المثال، عموديا إلى الشمال.
    1. حدد المواضع لقراءات أسفل المظلة وابدأ قياسات قيمة نقل الضوء باستخدام مستشعر LAI الخاص بالجهاز.
      ملاحظة: نمط القياسات الميدانية LAIe في هياكل مظلة مختلفة هو وصف شامل في Černýوآخرون.
    2. في القائمة الرئيسية، اختر القياس (اضغط على مفتاح Set) وحدد Lai. اضغط على مفتاح Set لتنشيط وضع قياس الإشعاع المرسل أسفل المظلة.
      ملاحظة: تظهر قيمة الإشعاع الحالية على الشاشة. لم يتم تخزين هذه القيمة بعد في الذاكرة الداخلية للجهاز (يتم تشغيل وضع القياس فقط في هذا الوقت).
    3. اضغط على مفتاح Set مرة أخرى للحصول على قيمة الإشعاع المرسل أسفل المظلة وشغل كل من مقياس الميل المدمج ومؤشر الصوت الذي يعمل للعثور على موضع مستشعر LAI الصحيح (أي زاوية الذروة 0 درجة).
      ملاحظة: في نفس الوقت، يظهر الموضع الحالي لمستشعر LAI على الشاشة لكل من المحاور X و Z.
    4. ثم، والحفاظ على الجهاز عموديا على سطح الأرض ليكون استشعار LAI وأشار إلى ذروة.
      ملاحظة: مؤشر الصوت يزيد من لهجتها عن طريق الاقتراب من زاوية الذروة الصحيحة.
    5. تحقق من الشاشة، إمالة الصك على كل من اليسار وإلى اليمين وإلى الأمام والخلف. يتم الحصول على جميع قراءات تحت المظلة تلقائيا وتخزينها على الفور بمجرد أن تصل زاوية الذروة المحددة من قبل كل من محاور X و Z إلى صفر أو أقل من 5 (تتوقف نغمة التصفير).
      ملاحظة: يجب أن يتم تحقيق الوضع الصحيح في نطاق ضيق جدا (مم) ، يمكن أن تكون هذه الخطوة متعب.
  9. 10- المضي قدما في أخذ المزيد من القياسات للإشعاع المرسل (أي قراءات تحت المظلة)، باتباع الخطوات 3-8-3-8-5.
  10. بعد أخذ قياسات أسفل المظلة (Instrument_2)، اضغط على زر القائمة ومفتاح القائمة بشكل متكرر حتى يتم تحديد العودة للعودة إلى القائمة الرئيسية، ثم اضغط على زر تعيين.
    ملاحظة: بعد إكمال كافة القراءات المرجعية (Instrument_1) ، استخدم بنفس الطريقة كما Instrument_2.
  11. يتم حفظ البيانات في ذاكرة الجهاز بعد كل قراءة. اضغط على زر Menu لمدة لا تقل عن 1 s لإيقاف تشغيل الجهاز بأمان دون محو أي بيانات.
  12. توصيل الأداة بالكمبيوتر؛ تحميل ومعالجة البيانات. ويرد وصف لمثال قياس الحقل وحساب LAIe في القسم 4.

4. مثال لقياس الحقل وحساب LAIe

  1. حدد نقاط القياس لأخذ قياسات تحت المظلة. ترتيب تخطيط القياس في مقطع (أو شبكة منتظمة) مع نقاط قياس متساوية البعد لالتقاط عدم تجانس مظلة الغطاء النباتي الناجم عن أحجام مختلفة من الثغرات.
    ملاحظة: يتم تصوير تخطيط عبر مقطع مناسب للنباتات المزروعة في صفوف مع مظلة متجانسة في الشكل 3. لمزيد من التفاصيل حول تخطيط القياس، اتبع Černý وآخرون.

figure-protocol-20871
الشكل 3:تخطيط ترانسكت لتقدير LAIe في الغطاء النباتي المتجانس. التحويل I-IV: رقم المحول؛ خي: نقطة قياس لاتخاذ القراءة تحت المظلة. تم تصنيف أول عشرة مراكز (1خيا- 10 خي). يجب أن تكون موجهة عبر الصفوف عموديا إلى صفوف النباتات. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. خذ كلا من القياسات فوق المظلة وأقل منها باستخدام وضع استشعار مفرد أو مزدوج وفقا للقسم 2 أو القسم 3 على التوالي.
  2. بعد الانتهاء من جميع القياسات الميدانية، قم بتنزيل البيانات إلى الكمبيوتر من جهاز LP 110 (أجهزة) المستخدمة في وضع الاستشعار الفردي أو المزدوج لتقدير LAIe.
    ملاحظة: بالنسبة لوضع المستشعر المزدوج، اتبع الخطوات المذكورة أدناه لكلا الجهازين (أي Instrument_1 Instrument_2).
    1. قم بتوصيل الجهاز بالكمبيوتر من خلال الكبل المرفق.
      ملاحظة: بالنسبة لوضع المستشعر المزدوج، قم بتوصيل الجهاز المستخدم لأخذ القياسات المرجعية (أي القراءات فوق المظلة) أولا.
    2. افتح البرنامج ذي الصلة (راجع جدول المواد)واضغط على مفتاح الإعداد في الشريط الرئيسي. ثم حدد معرف الجهاز واضغط عليه.
      ملاحظة: الجهاز: يظهر LaiPen في الزاوية السفلية اليسرى.
    3. اضغط على زر الجهاز ثم انقر على تحميل.
      ملاحظة: البرنامج أيضا تمكين المستخدم لكتابة أي ملاحظات ضمن ورقة بعنوان ملاحظات المعروضة في الزاوية السفلية اليسرى. يطابق البرنامج تلقائيا القراءات فوق المظلة مع كل قراءة تحت المظلة (الإرسال) استنادا إلى وقت القياس.
    4. اضغط على رمز ملف في القائمة الرئيسية؛ اختر وانقر على تصدير. ثم ضع علامة على ALAI واضغط موافق لتصدير البيانات.
      ملاحظة: في الملف المصدر (txt., xls.) ، يتم وضع علامة على القراءات فوق وتحت المظلة (الإشعاع المرسل) ك Ref. Intensity و transmittance، على التوالي.
  3. حساب الإرسال (ر) قيمة لكل نقطة قياس داخل transect (أو الشبكة) وفقا للمعادلة 1: ر = I / Io (الإشعاع المنقولة تحت المظلة مقسوما على الإشعاع الحادث فوق الغطاء النباتي) مما أدى إلى ر1، ر2,..., رن، حيث ن : هو عدد نقاط القياس تحت المظلة.
  4. حساب متوسط الإرسال(T)من مظلة الغطاء النباتي درس، على سبيل المثال، في أول عبر (T1):T1 = (ر1 + ر2...+ رن) / ن، حيث ن: هو عدد نقاط قياس تحت المظلة داخل أول عبر.
    ملاحظة: إذا تم أخذ القياسات في عدة محولات، تابع جميع الائل (T2و T3و T4) بنفس الطريقة.
  5. منذ كثافة التشعيع يقلل أضعافا مضاعفة لأنها تمر عبر المظلة درس، وحساب LAIe بعد تعديل قانون انقراض البيرة لامبرت (انظر المعادلة 2).
    1. أولا، العثور على لوغاريتم متوسط قيمة الإرسال(T)من مظلة الغطاء النباتي درس، على سبيل المثال، في أول عبر (T_I): T_I = - ln T1.
      ملاحظة: إذا تم أخذ القياسات في عدة طرق، فانتقل إلى جميع ال متعابر بنفس الطريقة (أي T_II = - ln T2; T_III = - ln T3; T_IV = - ln T4).
      1. حساب متوسط قيمة الإرسال(T)من جميع الاختلافات الفردية: T = [(- ln T_I) + (- ln T_II) + (- ln T_III) + (- ln T_IV)] / 4.
    2. بعد ذلك، احسب قيمة LAIe النهائية باستخدام معامل الانقراض المحدد لكل نوع من أنواع النباتات وفقا للمعادلة 2.
      ملاحظة: يتم سرد معاملات الانقراض لأنواع الأشجار الرئيسية في بريدا9. في الغابات تقف، يجب تصحيح LAIe بسبب تأثير تكتل من جهاز الاستيعاب داخل يطلق النار29،30،31،32،33،34 للحصول على قيمة LAI الفعلية.

النتائج

ومن الواضح أن البنية المكانية التي تم الحصول عليها من كلا الجهازين المختبرين اختلفت في جميع المؤامرات المدروسة، أي أنها رقيقة من الأعلى (A)، وضغينة من الأسفل (B) وعنصر تحكم دون أي تدخل سيلفيك ثقافي (C؛ انظر الجدول 2 لمزيد من التفاصيل). على مستوى الحامل، تم تأكيد اختلافات مماثلة في قيم...

Discussion

ما هي الاختلافات بين LP 110 كجهاز تم تقديمه حديثا لتقدير LAI (أو أخذ قياسات كثافة PAR) و LAI-2200 PCA كصيغة محسنة من LAI-2000 PCA القياسية السابقة لتقدير LAI عن طريق طريقة غير مباشرة؟ وراء السعر يجري حوالي أربعة أضعاف أعلى لمزادل مظلة النبات مقارنة ليرة لبنانية 110 ، وعدد من المعلمات الناتج ، وظروف القياس ، وال...

Disclosures

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه. واستخدمت النتائج التمثيلية من المادة Černý، J.، Krejza، J.، Pokorný، R.، Bednář، P. LaiPen LP 100 - جهاز جديد لتقدير مؤشر مساحة ورقة النظام الإيكولوجي للغابات مقارنة مع إيتالون: دراسة حالة منهجية. مجلة علوم الغابات. 64 (11)، 455-468 (2018). DOI: 10.17221/112/2018-JFS استنادا إلى إذن نوع هيئة تحرير مجلة علوم الغابات.

Acknowledgements

الكتاب مدينون لمجلة العلوم الحرجية هيئة التحرير لتشجيع وتخويل لنا لاستخدام النتائج التمثيلية في هذا البروتوكول من المادة المنشورة هناك.

وقد تم دعم البحث ماليا من قبل وزارة الزراعة في الجمهورية التشيكية ، والدعم المؤسسي MZE-RO0118 ، والوكالة الوطنية للبحوث الزراعية (المشروع رقم 1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 QK21020307)، وبرنامج أفق 2020 للبحث والابتكار التابع للاتحاد الأوروبي (اتفاقية المنح رقم 952314).

كما يشكر المؤلفون ثلاثة مراجعين مجهولي الهوية على انتقاداتهم البناءة، التي حسنت المخطوطة. وبالإضافة إلى ذلك، شكرا لدوسان بارتوس، ألينا هزفيزدوفا، وتوماس بيتر للمساعدة في القياسات الميدانية وشركة فوتون سيستمز إنسترومنتس المحدودة لتعاونهم وتوفير صور الجهاز.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
AccuPARMETER Group, Inc., Pullman, WA, USAAccuPaR LP-80https://www.metergroup.com/environment/products/accupar-lp-80-leaf-area-index/
DEMONCSIRO, Canberra, AustraliaDEMON
File ViewerLI-COR Biosciences Inc., NE, USAFV2200C Softwarehttps://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html
FluorPenPhoton System Instruments Ltd. (PSI), Czech RepublicFluorPen 1.1.2.3 Sofwarehttps://handheld.psi.cz/products/laipen/#download
Hand-held GPS deviceGarmin Ltd., Czech RepublicGarmin eTrex 32x Europe46https://www.garmin.cz/garmin-etrex-32x-europe46/80117
Hand-held device for leaf area index estimation(LP 110)Photon System Instruments Ltd. (PSI) Czech RepublicLaiPen LP 110https://handheld.psi.cz/products/laipen/#info
Plant Canopy AnalyserLI-COR Biosciences Inc., NE, USALAI-2000 PCALAI-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 softwareSystat Software Inc., CA, USASigmaPlot 13.0https://systatsoftware.com/products/sigmaplot/sigmaplot-version-13/?gclid=Cj0KCQjwzYGGBhCTARIs
AHdMTQzgfb42vv0mWmcbVcflNO
UvrLl802Lrhkfh23Qie2mIZfw4O8kp
7p0aAsoiEALw_wcB
Statistical softwareStatSoft Inc., OK, USASTATISTICA 10.0For LAI visualization, wafer-plots in STATISTICA 10.0 were employed.
SunScanDelta-T Devices, Ltd., Cambridge, UKSS1 SunScanhttps://www.delta-t.co.uk/product/sunscan
TRAC3rd Wave Engineering, Ontarion CanadaTracing Radiation and Architecture of Canopieshttp://faculty.geog.utoronto.ca/Chen/Chen's%20homepage/res_trac.htm
TripodAnyNATripod with standard nut
Water levelAnyNA

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. , (2003).
  22. Taiz, L., Zeiger, E. . Plant Physiology. 5th edition. , 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. , (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. , 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).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

173

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved