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
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

אומדן מדויק של המדד לאזור העלה (LAI) הוא חיוני עבור דגמים רבים של פלקסים חומר ואנרגיה בתוך מערכות אקולוגיות ובין מערכת אקולוגית ושכבת גבול אטמוספרית. לכן, שלוש שיטות (מלכודות המלטה, טכניקה מחט, ו PCA) לקיחת מדידות LAI מדויק היו בפרוטוקול המוצג.

Abstract

הערכות מדויקות של אינדקס אזור העלה (LAI), המוגדרות כמחצית השטח הכולל של העלה לכל יחידה של שטח קרקע אופקי, הם חיוניים לתיאור מבנה הצמחייה בתחומי האקולוגיה, היערנות והחקלאות. לכן, הליכים של שלוש שיטות מסחריות בשימוש (מלכודות המלטה, טכניקת המחט, ומנתח החופה צמח) לביצוע שערוך LAI הוצגו צעד אחר צעד. גישות מתודולוגיות ספציפיות הושוו, והיתרונות הנוכחיים שלהם, המחלוקות, האתגרים ופרספקטיבות העתיד שלהם נדונו בפרוטוקול זה. מלכודות המלטה נחשבות בדרך כלל כרמת ההתייחסות. הן טכניקת המחט והן מנתח החופה של הצמח (g., LAI-2000) לעתים קרובות להמעיט ערכי LAI בהשוואה עם ההפניה. טכניקת המחט היא קלה לשימוש בדוכנים נשירים שבו המלטה לחלוטין מפרקת בכל שנה (למשל, עץ אלון ומעמדים אשור). עם זאת, יש צורך בכיול המבוסס על מלכודות זבל או בשיטות הרסניות ישירות. מנתח החופה צמח הוא מכשיר בשימוש נפוץ לביצוע שערוך LAI באקולוגיה, יערנות, וחקלאות, אבל הוא כפוף שגיאה פוטנציאלית בשל העלווה והתרומה של אלמנטים וודי בתחום התצוגה (FOV) של החיישן. הסרת מקורות שגיאה פוטנציאליים אלה נדונה. מנתח החופה של הצמח הוא מכשיר מתאים מאוד לביצוע הערכות LAI ברמה המרחבית גבוהה, התבוננות dynamic LAI העונתית, ועל ניטור לטווח ארוך של LAI.

Introduction

LAI, המוגדר כמחצית השטח הכולל של העלה לכל יחידה של שטח הקרקע אופקי אזור1, הוא משתנה מפתח המשמש בדגמים רבים של ביו גיאופיסיים וכימיים התמקדו הפחמן והמים פלקסים2,3, 4. LAI הוא ביחס ישיר על פני השטח הפעיל של עלים שבו הוא מסיע הייצור העיקרי (פוטוסינתזה), דיות, החלפת אנרגיה, ותכונות פיזיולוגיות אחרות הקשורות עם מגוון של תהליכים אקולוגית במפעל קהילות5.

מספר גישות ומכשירים לביצוע שערוך LAI התפתחו, והם זמינים כרגע בשוק6,7,8,9. ניתן לקבץ שיטות מבוססות-קרקע לביצוע הערכה לאי לשתי קטגוריות עיקריות: (i) ישירות, ו-(ii) שיטות עקיפות10,11,12. הקבוצה הראשונה כוללת שיטות מדידת אזור עלה ישירות, בעוד שיטות עקיפות להסיק LAI ממדידות של פרמטרים מדידה יותר בקלות, באמצעות תאוריית העברה רדיוטיבית (במונחים של זמן, התעצמות העבודה, וטכנולוגיה)13 ,14.

פרוטוקול זה עוסק בשימוש מעשי של מלכודות האשפה ואת טכניקת המחט, כמו שיטות שאינן הרסניות למחצה ישיר10; ואת המכשיר האופטי הצמח מנתח החופה כשיטה עקיפה6,7 לביצוע LAI הערכה על מדגם נבחר מן היער נשירים ממוזג עומד במרכז אירופה (לראות את המאפיינים המבריים שלה ו dendrometric ב נספח א' ונספח ב'.

ביערות נשירים וגידולים, ניתן לבצע שימוש בלתי הרסני למחצה ישיר LAI באמצעות מלכודות המלטה11 מופץ מתחת לשכבת החופה15. מלכודות המלטה מספקות ערכי LAI מדויקים למינים נשירים בהם LAI מגיע לרמה בתוך עונת הצמיחה. עם זאת, עבור מינים שיכולים להחליף עלים במהלך עונת הצמיחה, כגון צפצפה, השיטה מעריכה יותר מדי LAI11. שיטה זו מניחה שהתוכן של המלכודות מייצג את הכמות הממוצעת של עלים שנופלים במהלך תקופת העלים במעמד16, במיוחד בחודשי הסתיו. מלכודות הן תיבות או רשתות פתוחות (איור 1) עם גודל מספיק שנקבע מראש (מינימום 0.18 m2, אבל עדיף מעל 0.25 m2)10,17, הצדדים לרוחב מונע את הרוח נושבת העלים/החוצה של המלכודות, עם התחתון מחורר הימנעות הפירוק של העלים; הממוקמים מתחת לשכבת החופה של המעמד הנלמד, עם זאת, מעל פני השטח11. התפלגות המלכודות יכולה להיות באקראי18 או שיטתית בתוך כתות19 או מרווח רגיל ברשת20. מספר והפצה של מלכודות הם צעד מתודולוגי מכריע לביצוע שערוך LAI מדויק המשקף את מבנה המעמד הייחודי, ההומוגניות המרחבית, מהירות הרוח הצפויה וכיוון, במיוחד במקרה של דוכנים דלילים (או סמטאות פרדסים) וקיבולת העבודה להערכת נתונים. הדיוק של לאי הערכה עולה עם תדירות העלייה של המלכודות בתוך למדו מעמדים11,21 (ראה איור 2).

התדירות המומלצת של איסוף דגימות של הפסולת-הנפילה מכל מלכודת היא לפחות10 חודשים ואפילו פעמיים בשבוע בתקופות של נפילה כבדה, שעשויה להיות במקביל למשקעים כבדים. יש צורך למנוע פירוק הפסולת במלכודות ומניעת חומרים מזינים מחומר במהלך הגשם במקרה של ניתוח כימי. לאחר איסוף העלים בשדה, מערכת משנה מעורבת משמשת להערכת אזור העלה המסוים (SLA, cm2 g-1)22, מוגדר כאזור מוקרן טרי של עלים היחס המסה היבש שלה. שאר הפסולת שנאסף מתייבש למשקל מתמיד ומשמש לחישוב המסה היבשה של הפסולת בתור g ס"מ-2 במעבדה. המסה יבש העלה על כל תאריך איסוף מומר לאזור העלה על ידי הכפלת ביומסה שנאסף על ידי SLA או מיסה יבש לאזור (lma, g ס"מ-2) כפרמטר ההופכי ל-SLA23,24. ניתן לקבוע אזור חדש ומוקרן של עלים מסוימים באמצעות גישה פלאנימטרית. השיטה הפלאנימטרית מבוססת על התלות בין האזור של עלה מסוים לבין האזור המכוסה על ידי העלה במשטח האופקי. העלה מקובע אופקית למסך הסריקה, והממוצע שלו נמדד באמצעות מד אזור עלה. לאחר מכן, האזור שלו מחושב. שטח עלה רבים המבוססים על עקרונות מדידה שונים זמינים בשוק. חלקם כוללים, למשל, LI-3000C נייד שטח העלה מטר, אשר משתמשת שיטת ההקרנה אורתוגונלית, ואת LI-3100C שטח מטר, אשר מודד את הממוצע עלה באמצעות מקור אור פלורסנט ומצלמה למחצה מתנהל סריקה. המכשיר הבא, CI-202 לייזר נייד עלה מטר שטח, קודים אורך עלה באמצעות קורא קוד. מלבד אותם, AM350 ו BSLM101 נייד אזור העלה מטרים גם בשימוש נפוץ לביצוע הערכה מדויקת באזור עלה.

יתרה מזאת, אזור העלים מבוסס על מערכות שניתוח וידאו קיימים. אלה מטרים באזור עלה מורכב מצלמת וידאו, מסגרת דיגאיטלקית, מסך, ומחשב, כולל תוכנה מתאימה לביצוע ניתוח נתונים כגון WD3 WinDIAS עלה מערכת ניתוח תמונה11. כיום ניתן להשתמש בסורקים קונבנציונליים המחוברים למחשב עבור אזור עלה הערכה. לאחר מכן, אזור העלה מחושב ככפולה של מספר הפיקסלים השחורים וגודלו תלוי ברזולוציה שנבחרה (נקודות לאינץ '-dpi), או שאזור העלה נמדד דרך תוכנה ספציפית, למשל, WinFOLIA. בסופו של דבר, המסה היבשה הכוללת של העלים שנאסף בתוך שטח קרקע ידוע מומר ל-LAI על ידי הכפלת ה-SLA ומקדם הצטמקות25 המשקף את השינויים באזור של עלים טריים ומיובשים. הצטמקות תלויה במיני העץ, בתכולת המים וברכות העלים. התכווצות העלים באורך וברוחב (מה שמשפיע על האזור המוקרן) היא בדרך כלל עד 10%26, למשל, הוא נע בין 2.6 ל 6.8% מעץ אלון27. מיון עוזב על ידי מינים עבור שקילה והקמת יחס מסוים באזור עלה הוא הכרחי כדי לקבוע את התרומה של כל מינים ל-LAI לגמרי28.

LAI ההגדרה על ידי טכניקת המחט היא שיטה זולה שנגזר השיטה נוטה מרובע שיטה29,30,31,32. בדוכנים נשירים, זה חלופה לביצוע הערכה LAI ללא שימוש במלכודות10 מבוסס על ההנחה כי מספר עלה הכולל ואת האזור שלהם בעץ שווים מה נאסף על פני הקרקע לאחר העלה מלאה ליפול20 . מחט דקה חדה מנוקב אנכית לתוך החול שוכב על הקרקע מיד אחרי נפילת העלה10. לאחר העלה המלא ליפול, העלים נאספים מן הקרקע על מחט של בדיקה אנכית, קשורים למספר הקשר ושווה ערך LAI בפועל. דגימה אינטנסיבית (100-300 נקודות דגימה למחקר לעמוד בדיקה לשדה) על ידי טכניקת המחט נדרש כדי לכמת מספר איש קשר ממוצע לגזור את ערך LAI בצורה נכונה10,20,33.

אתמנתח החופה צמח(למשל, LAI-2000 או LAI-2200 PCA) הוא כלי נייד בשימוש נפוץ לביצוע הערכה ללאי עקיף על ידי נקיטת מדידה של שידור האור ברחבי החופה7בתוך החלק הכחול המסונן של ספקטרום האור (320-490 ננומטר)34,35כדי למזער את תרומת האור שעבר דרך העלים, התפזר על ידי החופה ועובר דרך העלווה7,34. בחלק הכחול של ספקטרום האור, הניגוד המקסימלי בין העלה לשמים מושגת, והעלווה מופיע שחור נגד השמים34. לכן, זה מבוסס על הפער החופה ניתוח שבר7. המכשיר נעשה בשימוש נרחב לביצוע מחקרים אקולוגיים-פיסיולוגיים בקהילות הצמחים כגון יבולים36, גראסלאנדס37, מחטניים8, ומעמדים נשירים38. מנתח החופה צמח משתמש חיישן אופטי פישאי עם fov של 148 °35כדי להקרין תמונה האונה של החופה על גלאי סיליקון כדי לסדר אותם לחמש טבעות קונצנטריים39עם זוויות שיא מרכזי של 7 °, 23 °, 38 °, 53 °, ו 68 °9,40,41. חמישה כמוסות תצוגה (כלומר,270 °, 180 °, 90 °, 45 °, ו-10 °) ניתן להשתמש כדי להגביל את התצוגה האופטית של החיישן האופטי27כדי למנוע הצללה על ידי מכשולים בשטח פתוח (עבור קריאה הנ ל) או המפעיל FOV של חיישן במהלך שערוך LAI יכול להתאים את חיישן FOV לשטח פתוח עבור קריאה מעל החופה. מדידות באמצעות מנתח החופה הצמח נלקחים לעיל (או באזור פתוח מספיק ממושכת) ומתחת החופה למדה7. את כובעי התצוגה יש להשתמש הן מעל ומתחת קריאות כדי למנוע ביוסים של שערוך שבר הפער34. LAI-2000 PCA מייצרת מדד אזור העלה יעיל (LAIe) כפי שהוצג על ידי חן ואח '.42, או ליתר דיוק אזור הצמח האפקטיבי (PAIe) כמו אלמנטים וודי נכללים בערך הקריאה חיישן. בדוכנים נשירים עם עלים שטוחים, LAIe הוא כמו הקרקע משטח LAI. במקרה של מעמדים ביער ירוקי, LAIe הוא הכרחי כדי לתקן את האפקט לשיא ברמת לירות (להילחם, סטאר)43, מדד השיא בקשקשים גדול יותר מאשר לירות (ΩE)44, ואת תרומתו של אלמנטים וודי כולל גבעולים וענפים (כלומר,יחס אזור וודי-כולל),45שגורמות לאי-שערוך שיטתי20. המדד מבצע בקנה מידה מרחבי גבוה יותר מאשר לירות או עלה יכול להיות כימות כמו מדד לכאורה החלקה (ACF), אשר ניתן להעריך באמצעות מנתח החופה צמח כאשר כמוסות תצוגה מגבילות יותר משמשות27. כמו אלה מחברים המדינה כי ACF זה הוא הסיק מיחס של ערכי LAI מחושב מפני מחדש על ידי הליכים שונים של חופות הומוגנית ושאינם הומוגנית על פי לאנג46, אנו מניח כי המדד הזה מתאר את ההומוגניות למדי. מלבד החישוב acf, מפזר חדש כובעים המאפשרים יישום נרחב יותר של LAI-2200 pca בגין תנאי מזג האוויר, תפריט משתמש במקום קודי fct, ואת האפשרות לקחת מדידות רבות יותר לכל הפעלה הקובץ הם בין ה שדרוגים טכנולוגיים לעומת לאי לשעבר-2000 PCA34,47. המדידות וחישובי התוכנה הפנימיים הבאים מבוססים על ארבע הנחות: (1) מרכיבי הצמח בחסימת אור, כולל עלים, ענפים וגבעולים, מופצים באופן אקראי בחופה, (2) העלווה הוא גוף שחור שסופג את כל ה האור שמקבל, (3) כל האלמנטים הצמחיים הם הקרנה זהה למשטח הקרקע האופקי כצורה גיאומטרית פשוטה, (4) אלמנטים צמחיים קטנים בהשוואה לאזור המכוסה על ידי כל טבעת11.

Protocol

1. LAI מוערך באמצעות מלכודות המלטה

  1. ראשית, בצע סקר שדה, חקירת תנאי האתר ומבנהו של הדוכנים למחקר (כלומר, הנטייה והתצוגה של המדרון, היער או סוג הצמחייה, יער או צפיפות הצמחייה, הומוגניות של סגירת החופה, הכתר גודל, ואת גובה בסיס הכתר).
  2. בחר סוג מלכודת המלטה המתאים למיקום מתחת לחופה על ידי בחירת גודל הרשת של הרשת מבוסס על גודל של מנגנון ההתבוללות של הדוכנים למדה (כלומר, את גודל שינוי צריך להיות קטן יותר מאשר גודל ההתבוללות שנתפסו מנגנון), לאחר מכן למספר ולהפיץ את המלכודות בתוך דוכני לחקור, ולאחר מכן לתייג אותם.
    1. בדרך כלל, השתמש במספר מלכודות הנע בין 15 ל -25 לכל מעמד נחקר25,48 עם אזור לכידת החל מ 0.18 m2 עד 0.5 m2 או יותר, במיוחד עבור מינים עץ עם עלים גדולים כגון צפצפה10 ,17,48.
    2. מניחים את המלכודות במרווח קבוע לאורך כל המעמד הנלמד בתוך כתות או שתיים, או רשת רגילה (איור 2). עיצוב הדגימה המתאים, הנוהל והניתוח של נפילת הפסולת מתוארים גם על ידי Ukonmaanaho et al.17 או מפלק אל21.
      1. קבעו את המרחק בין המלכודות בגודל הכתר, סגירת החופה ומרקם העמידה.
      2. להגדיל את מספר מלכודות האשפה הן באזור המעמד העולה ולעמוד טרוגניות במרקם.

figure-protocol-1467
איור 1: סוגים שונים של מלכודות המלטה הבניין ואת מיקומם בתוך העמדה.
משמאל: וודי, פלסטיק, קופסאות פלסטיק, ומבנה מתכת. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

  1. התקן את המלכודות בתחילת העונה ההולכת וגוברת (זמן קצר לאחר שטיפה העלה מכיוון שנפילת עלה יכולה להתרחש עקב פגיעה בחרקים או אירועי מזג אוויר יבשים בתקופת הקיץ).
    1. תקן בחוזקה כל אחד המלכודות מעל פני השטח ומתחת החופה לעמוד כך שאין שינויים של אזור לכידת. שמור על כל אחת מהמלכודות במיקום אופקי והאזור המנורמל לכידה יציב. דוגמאות לסוגים שונים של מלכודות מוצגות באיור 1 או, לדוגמה, ב-Ukonmaanaho et al.17.

figure-protocol-2457
איור 2: דפוס סכימטי רגיל של הפצת מלכודת המלטה ביער עומד עם הומוגניות ברורים.
ההומוגניות יורדת משמאל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

  1. מניחים את המלכודות מעל פני השטח (מינימום 0.1 מ') כדי לאפשר לאוויר להתפוצץ מתחת לחלק איסוף של המלכודות. בדרך כלל, גובה המלכודות הוא 1 מ' מעל פני שטח הקרקע25,38,49.
  2. בחר את שלב הזמן לאיסוף הפסולת ביחס למסלול מזג האוויר האופייני באתר המחקר ובעוצמת הפסולת. שלב הזמן הסטנדרטי נע בין 1 עד 4 שבועות (שלב זמן קצר יותר יש להשתמש במהלך מזג אוויר גשום כדי ללעוס התפרקות המלטה ובמהלך נפילות עלה אינטנסיבי).
    1. במהלך כל אחת מהמדידות, בדוק את החוזק של מסגרות המלכודת, הקומפקטיות של הרשתות או התיבות, והוצאת המלכודת כולה (כלומר, המיקום האופקי של המלכודת).
  3. מניחים את הפסולת שנאספה מכל אחת מהמלכודות לשקיות נייר שהיו מתויג בעבר.
    1. העברת כל הדגימות רצוי בקופסאות מגניבות, או במידת הצורך, מאוחסנות באופן זמני ב-4 ° c, אך לא קפוא17 עקב פגיעה ברקמות העלים.
  4. לאחר הובלת הדגימות למעבדה, הפרד את מנגנון ההתבוללות ממרכיבי הפסולת האחרים (ענפים, זרעים, נביחה, פרחים; על פי מינים העצים במידת הצורך).
  5. מיד לאחר מיון, לנתח חלק של מעורבת (מעורב) מדגם של כל מלכודת פסולת לביצוע שערוך SLA (כלומר, היחס בין האזור הצפוי של העלים ומשקל המסה היבש שלה).
    1. בהינתן כי מינים עץ שונים ואפילו סוגים של עלווה (שטוף שמש ומוצל) עם הבדלים במאפיינים מתרחשים בתוך הפרופיל האנכי הכתר, לערבב ביסודיות את המדגם מכל מלכודת לפני בחירת עלים לביצוע הערכה של SLA (LMA)11 . כפי שיש הבדל בין האזור עלה טרי ויבש מוקרן בשל הצטמקות, הערכת מקדם תיקון הצטמקות מדגם תת של טרי (ירוק) עלים26.
      1. איסוף עוזב באופן פרופורציונלי (כמו בדוגמת משנה מעורבת ממלכודת) מכל מיני העצים הממוקמים במעמד.
    2. הפרד את הספירה לדוגמה sub לפחות 100-200 עלים מכל המלכודות שבשימוש21,27 עבור ביצוע שערוך SLA.
      1. המקום עוזב בצורה שטוחה, ישר על גבי לוח הסריקה או במד אזור העלה, ויש צורך לנגוס חופפים את העלים שם.
      2. כמו העלים היבשים יכול לקפל או תלתל, להשרות אותם במים חמים (60-70 ° c) לזמן קצר17,21. זה נמצא לשטח עלים מספיק לקחת מדידות, אבל במיוחד לאחר זמן רב של הטבילה, הם מאבדים משקל.
      3. אם הסורק או מד העלה אינו מאפשר תאורה עליונה (כדי למנוע השתקפות והוספת צל), השתמש בהתפלגות מתאימה של עלים בלוח הסריקה או במסוע משטח עלה (כלומר עלים ממוקמים ניצב לאור הסריקה) כך ש צללים אינם מיוצרים במהלך תנועת פנס הסריקה מכיוון שקשה להסיר את הצללים במהלך עיבוד הנתונים העוקב.
      4. אם נעשה שימוש בסורק המחובר למחשב, השתמש ברזולוציה של התמונות בשחור-לבן של 200 dpi לכל הפחות בהתבסס על דיוק מספיק של האזור.
        1. כדי למנוע השתקפות, הנראית כפיקסלים בהירים בתוך העלים, כאשר נעשה שימוש בסורק רגיל, כוונן את בהירות הסריקה כדי להגיע לסף מתאים (איור 3). תוכנה (למשל, וינפוליה) מעריכה את אזור העלה על ידי ספירת הפיקסלים הכהים בסריקה וממירה אותם באמצעות רזולוציית dpi הידועה.
    3. יבש מדגם משנה זה המיועד להערכת SLA עבור 48 שעות ב 80 או 105 ° צ' כדי להשיג משקל קבוע. השתמש בתנור מאוורר עם תרמוסטט כדי המגון ולשמור על הטמפרטורה הפנימית (למשל, IncuMax CV150).
      הערה: תכולת המים בעלים נשארת כמים קבועים בתאים כאשר ייבוש התנור מתרחש בטמפרטורות נמוכות יותר. בעת ייבוש ב-105 ° c, לא נותר מים בדגם17.
    4. שוקלים את המסה היבשה של מדגם משנה זה באמצעות קשקשים מעבדה עם רמת דיוק גבוהה של 1 גרם לכל הפחות.
      1. בדקו את מאזני המעבדה והימנעו מהשפעות חיצוניות (למשל, ניפוח רוח חזקה במעבדה בזמן שקילה).
    5. חשב את ערך ה-SLA כאזור המוקרנת הטרי של העלים של דוגמת המשנה המיועדת להערכת SLA המחולק במשקל המסה היבש שלה.

figure-protocol-6584
איור 3: הסריקה של דגימת עלה עם דוגמה לסריקת איכות נכונה (בצד שמאל) וסריקה שגויה (צד ימין)
כאשר יש לכוונן את הבהירות כדי למנוע את השתקפות ההשתקפות כפיקסלים לבנים בתוך גוף העלה ו/או כאשר לכלוך על פני השטח (a) וכל אפקט קצה (ב) יש למחוק לפני ביצוע ניתוח של אזור.

  1. לייבש את שאר המדגם (כלומר, אסף עלים) עבור כל מלכודת עבור 48 שעות באותה טמפרטורה ששימש שערוך SLA, כלומר, ב 80 או 105 ° c כדי להגיע למשקל קבוע.
  2. הכפל את משקל המסה היבש של שאר המדגם עבור כל מלכודת מסוימת על-ידי ערך ה-SLA הנכון כדי להגיע לאזור העלה המוקרנת הכולל לכל מלכודת.
  3. חזור על הצעדים מ 1.5 עד 1.9 עבור כל אחד מדוכני המחקר וכל תאריך איסוף הפסולת.
  4. לחשב את LAI כיחס של אזור העלה הכולל המצטבר מוערך באמצעות מלכודות המלטה ואת האזור לכידת של מלכודות האשפה.

2. טכניקת מחט לנטילת מדידות LAI

  1. בתחילה, לבצע סקר שדה, לחקור את תנאי האתר ואת המבנה של מעמדים לומדים (כלומר, הנטייה והתצוגה של המדרון, יער או הצמחייה סוג, יער או צפיפות הצמחייה, הומוגניות של סגירת החופה, גודל הכתר וגובה בסיס הכתר).
  2. מיד לאחר העלה ליפול מלאה, להכין את כל הציוד הדרוש כולל מחט מתכתי חדה מספיק ארוכה עם קוטר קטן ככל האפשר (בקוטר 2.0 מ"מ מקסימאלית).
  3. בחר מספר מתאים של נקודות דגימה מבוזרות באופן אקראי (לפחות 100)10,20,38 על בסיס מבנה החופה של כל מעמד למדה.
    הערה: בדרך כלל, נקודות הדגימה יותר, הדיוק של שערוך LAI במעמד הנלמד (מספר נקודות הדגימה צריך להגדיל ביחס לגודל העלילה הנבדקת ומבנה החופה).
  4. בעזרת המחט המתכתי, נקב את העלים בזווית דומה יותר או פחות דרך שכבת העלים הטריים הנמצאים על משטח הקרקע בכל אחד מנקודות הדגימה הנחקר.
    1. השתמש בכל זווית דקירה מאז העלים האלה נפלו אין מערכות יחסים למיקום הקודם שלהם בתוך החופה.
  5. בדוק כדי לוודא רק עלים טריים שנפלו נמצאים על המחט. במקרה של נוכחות עלים מפורקת חלקית מהשנה הקודמת, להסיר אותם מן המחט.
  6. לספור את מספר העלים מנוקב על ידי המחט עם כל דקירה בכל נקודת דגימה.
  7. חזור על הצעדים מ-2.4 עד 2.6 עבור כל נקודות הדגימה הנחקר.
  8. הרוזן את סך כל העלים מנוקב על ידי המחט בתוך המעמד כולו (כלומר, לפחות 100 נקודות דגימה).
  9. חלק סכום זה לפי מספר הדקירות (כלומר, ספירת הממוצע החשבוני). הממוצע האריתמטי הביא שווה לערך LAI בפועל ברמת המעמד. הערה: המספר הממוצע של כל העלים הטריים שנאסף על המחט מקביל לערך LAI האמיתי של דוכן היער הנחקר.

3. התקן מנתח החופה מכשיר אופטי לביצוע שערוך LAI

  1. בהתחלה, בצעו סקר שדה, כולל חקירת תנאי האתר ומבנה הדוכנים (כלומר, הנטייה והתצוגה של המדרון, היער או הצמחייה, היער או צפיפות הצמחייה, ההומוגניות של ה הסגר על החופה, גודל הכתר וגובה בסיס הכתר.
  2. מצא שטח פתוח מתאים (ניקוי) עם תנאי שמיים זהים כמו מעל העלילה נצפתה, ממוקם במרחק המרבי של 1 ק מ משם21, אשר נדרש עבור קריאות חיישן מעל החופה.
    1. כמו מנתח החופה של הצמח מאפשר למשתמש להשתמש FOV שונים ב שניהם אזימוט (על ידי הגבלה להציג כמוסות), כמו גם השיא (באמצעות עיבוד תוכנה על ידי מיסוך טבעת) כיוונים, להחיל את אותו כובע (ואת האוריינטציה) עבור הן מעל-ומתחת החופה קריאות.
    2. גזור את גודל השטח הפתוח ואת הניצול של כובע התצוגה המתאים מהטווח של FOV. FOV הידוע של החיישן מן האנכי בכיוון השיא והערכה של גובה המכשולים הקרובים ביותר (עצים, שטח, מבנים) לספק את הפתרון המתאים ביותר, שבו גודל מספיק של השטח הפתוח ניתן לחשב על פי משוואה 1:
      Y = H ∙ tg ∙ α (1),
      כאשר Y הוא המרחק הדרוש מהמחסום הקרוב ביותר; H פירושו הגובה של המכשול; α מציינת את FOV בכיוון מאנכי (איור 4). במקום השטח הפתוח, מגדל גבוה יותר מאשר המעמד להיות נחקר ניתן להשתמש כדי לקחת את הקריאה מעל החופה21.
      1. קחו את המדרון ואת הטרוגניות של השטח לחשבון בעת חישוב הגודל של השטח הפתוח.

figure-protocol-10568
איור 4: תיאור סכמטי של החיישן ́s FOV (אזור אפור).
α הוא חיישן ́s FOV; H מציין את גובה המכשול הקרוב ביותר; Y פירושו המרחק האופקי בין המפעיל לבין המכשול63.

  1. בהתבסס על הפרמטרים המבבניים של המעמד (מקלט החופה), לקבוע מספר נקודת דגימה מתאים, את המיקום של נקודות דגימה מרחוק ממוקם בשני transect, או רשת עבור לקיחת מתחת לחופה קריאות בדוכן לחקור9.
    1. מסיק את המרחק המתאים מההבדלים בין הקריאות שמתחת לחופה בשדה.
      1. לנוע לאט עם חיישן מתחת החופה ב רוחבם ולצפות את ההבדלים של קריאות הטבעת העליונה ביותר. שינויים קלים שמפריעים לערכים גבוהים יותר הם תוצאה נפוצה. חלק מהמרחק בין ערכי שיא אלה בשונות צריך להיחשב כמתאים.
    2. אם מבוצע תצפית על הדינמיקה העונתית של LAI, השתמשו בקיבוע קבוע של כתות או נקודות דגימה בתוך המעמד הנלמד (למשל, על ידי יתדות עץ או מקלות מתכת גיאולוגיים).
      הערה: המספר והריווח של הפלגים תלויים במבנה החופה המסוים של המעמד (איור 5).
    3. בדוכנים הומוגניים, מספר מספיק של כתות נע בין 1 ל -3. במקרה של high טרוגניות, להחיל רשת רגילה של נקודות דגימה. בחרו בכיוון של כתות ביחס לשיפוע והפצה של העצים במעמד, במיוחד במקרה של ריווח שורות. מרווח בין נקודות דגימה מסוימות נקבע ביחס לטרוגניות של המעמד, גודל הכתר, גובה בסיס הכתר והחיישן ́s FOV (איור 6). בדוכנים הומוגניים, מספר נקודות הדגימה בדרך כלל נע בין 5 ל-36 46,50. עיצובי דיגום מיוחדים מתוארים גם על ידי Baret et al.51; מג ואח '.52; וודגייט ואח '.50; משנת21; כמאל ואח '53.
      1. עם שטח משופע, האוריינט את תצוגת החיישן לאורך עקומות ברמה.

figure-protocol-12513
איור 5: פריסות של מדידות בדוכנים נשירים טהורים.
(א) (ב) פריסות של ההנחה האופטימלית של כתות מסוימות במטע טהור שהוקם על ידי נטיעת שורה (כלומר, מרווח מלבני). (ג) הפריסה של ההנחה האופטימלית של כתות מסוים במטע טהור שהוקם על ידי נטיעת שורה במרווח משולש. (ד) הפריסה של ההנחה האופטימלית של כתות מסוים במטע טהור שהוקם על ידי נטיעת שורה עם שני חלקים שונים במובהק. (ה) הפריסה של ההנחה האופטימלית של כתות מסוימות בעמדה עם ארבעה חלקים נפרדים מובהק של המעמד. (ו) הפריסה של ההנחה האופטימלית של כתות מסוים במטע טהור שהוקם על ידי נטיעת שורה עם שני חלקים שונים. (ז) הפריסה של ההנחה האופטימלית של כתות מסוימות במטע טהור שהוקם על ידי נטיעת שורה עם שלושה חלקים נבדלים במידה ניכרת המייצגים 50%, 25%, ו -25% של השטח כולו של המעמד. (ח) הפריסה של הצבת כתות בדוכנים שנקבעו על ידי התחדשות טבעית, שם כ 12 נקודות מדידה עבור רוחבם מספיקים מנקודת הדיוק של התצוגה. כתות אפור יכול להיות מושמט לחילופין מתוך המדידה.

figure-protocol-13708
איור 6: תיאור סכמטי של בחירת מרווח בין נקודות מדידה בתוך כתות ביחס ל-FOV, צפיפות העמוד וגובהו של בסיס הכתר.
ת: מרחק הרווח המתאים במקרה של גובה החיישן המוצג לרוחב והתצוגה, וגובה בסיס הכתר, c: מרחק מרווח בלתי מתאים כחלק מחלקי החופה (d – בלבן) אינם גלויים על-ידי החיישן. לפיכך, יש לתקן את המרווח (על-ידי b, כלומר, a = c – b), c *: תוקנה גם, מרחק מרווח מתאים בשל זווית התצוגה המורחב המוגדלת של החיישן (קו מקווקו דק).

  1. למרות כמה אפשרויות ותיקונים של לאי הערכה בתנאים שטופי שמש מוצגים47,54, לנהל את כל המדידות תחת שמיים אור מפוזר (רגיל מעונן) והתנאים ללארוח, 56 (ראה איור 7). למרות העובדה כי מנתח החופה צמח מאפשר תיקון של פיזור אור עבור מדידות תחת תנאים שטופי שמש21, המפיק של חיישן ממליצה להשתמש בו תחת רגיל מעונן תנאים34.
    1. השתמש מנתח החופה צמח מתוך אור השמש ישיר, כמו עלווה באור שמיים עשוי להופיע כמו פיקסלים בהירים על התמונה ולא כראוי לסווג כמו השמים (אפקט penרומבה). באופן אידיאלי, לקחת את המידות תחת מעונן לחלוטין תנאים (עם מכסה ענן אחיד), כאשר אור מפוזר מפוזרים בצורה שווה ברחבי השמים.
    2. השתקפות היא גם ברור גבוה יותר תחת אור השמש לעומת התנאים לפזר השמים. כחלופה, לקחת מדידות לפני הזריחה או אחרי השקיעה, כאשר השמש מוסתרת מתחת לאופק, והצמחייה אינה בעלת תאורה אחורית על ידי השמש (זכור כי בשעות אלה של היום, הסביבה הקלה משתנה במהירות). עם זאת, יש לזכור כי, בשל הרגישות של החיישן, ערכי הקריאה צריך להיות גבוה יותר ca .3 בשטח פתוח.
    3. להימנע גשם כי טיפות גשם על החיישן להשפיע על הדיוק של מדידות. חופה רטובה משקפת אור יותר, אשר יכול להוביל לאי הערכה.
    4. למנוע רוח כבדה, כי הזזת אלמנטים צמחיים עלול להשפיע על קריאות מתחת לחופה, ולכן הם יכולים לגרום לתוצאות שגויות.
    5. הימנע תנאים ערפילי בתוך החופה כמו גם.

figure-protocol-15768
איור 7: תנאי מזג אוויר אופטימליים לביצוע שערוך LAI באמצעות מנתח החופה צמח. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

  1. אם אין צורך בהתבוננות בקורס עונתי של LAI, קחו את כל המדידות מיוני עד אמצע ספטמבר, משום שהLAI של רוב מינים העצים מגיע לערך המקסימלי שלו ונשאר (למעט בקיץ יבש). לכן, תקופה זו היא המתאימה ביותר לביצוע השוואה לאי במהלך עונת הצמיחה38,57,58,59.
    הערה: התקופה הזאת צריכה להיות קצרה יותר או שונה בתנאי הבצורת של הנפילה או הזדקנות העלה.
  2. העריכו את מדד אזור הודי (וואי, איור 10) במהלך תקופת העלים (כלומר, הן לפני ניצן נשבר באביב המוקדם ואחרי נפילת עלה בסתיו המאוחר).
    הערה: בהינתן כי מנתח החופה צמח יש רק אחד לעין הלהקה (320-490 nm)34,35 ולא יכול להבחין רכיבים עלה וודי, התוצאות שהתקבלו במהלך עונת הצמיחה מייצגים מדד אזור הצמח (פאי) שהוא סכום של LAI ו-WAI (פאי = LAI + WAI)60. לכן, הפחת את הערך הממוצע של שתי המידות של WAI שצולמו בתקופת העלים מתוך כל אחת ממידות פאי מוערך בתקופת העלה על מנת להשיג את הערכים הנכונים lai (lai = פאי – וואי)20,38.
    1. לבצע את קריאות החופה לעיל כמדידה הראשונה של כל מעמד רוחבם או רשת באזור פתוח מספיק (ראה שלב 3.2).
      הערה: ניתן לקחת מדידות במצב כפול מכיוון LAI-2000 PCA (או גירסאות משופרות שלה LAI-2200 PCA ו-LAI-2200C) לאפשר ביצוע הערכות בו עם שני חיישנים יחד (כלומר, אחד למטה-ואחד עבור קריאות הנ ל). במקרה זה, יש לכייל את החיישנים בהתאם למדריך ההדרכה (LI-COR 2011). בקצרה, מומלץ למשתמש לחבר בין שני החיישנים ליחידת שליטה אחת כדי לאחד את הקריאות והזמן, להציב את החיישן לקריאה מעל החופה בחלק העליון של חצובה בשטח פתוח, להדוף אותו ולהשתמש באותו כובע תצוגת הגבלה. הכיוון של תצוגת החיישן צריך להיות זהה בכיוון האזימוט כפי ששימש לקיחת קריאות מתחת לחופה.
    2. בצעו את הקריאות שמתחת לחופה בעיצוב המדידה המרחבית המתוארת בפירוט ב-3.3. החיישן מוחזק בדרך כלל מ 0.5 אל 2.0 מ ' מעל הקרקע21,38, i.e., מעל הצמחייה התחתונה, מתחת לחופה עם החיישן הגלוי בועה ברמה.
      1. רמת בועה היא רכיב של החיישן. השתמש ברישיות של תצוגת ההגבלה אם החיישן מוחזק מתחת 2.0 m כדי להוציא את האופרטור מ-FOV. השתמש במכסה התצוגה הזהה עבור הקריאות מתחת ומעלה.
      2. השתמש במרחק מינימלי בין החיישן לבין המרכיב הקרוב ביותר של הצמח ה́s מחלקים מעל הקרקע (גבעולים, ענפים) של לפחות ארבע פעמים את הקוטר או הרוחב של הרכיב.
    3. לחשב את ערכי WAI מהשדה למדוד נתונים גולמיים באמצעות מציג הקבצים LAI-2200 (FV2200) freeware, אשר זמין ב https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html.
      1. להגביל את חיישן ́s fov בכיוון השיא כדי שלוש טבעות העליון (כלומר, 0-43 °) כדי להוציא אפקט הקצה ואת גודל הפער הגדול20,61,62.
      2. לעבד את הנתונים באמצעות אלגוריתמים סטנדרטיים עבור LAI-2000 PCA, ולהגדיר פרמטרים לביצוע הערכות באמצעות FV2200 על פי המדריך למשתמש34.
    4. קבע ערך WAI שנתי כממוצע האריתמטי של שתי המידות שבוצעו לפני תחילת העונה הגוברת (כלומר, לפני ניצן נשבר) ולאחר בסתיו להשלים העלה (איור 10).
  3. הערכת PAI באמצעות הליך זהה לזה ששימש לביצוע שערוך WAI (משלב 3.6.1-3.6.3).
  4. חישוב ערך LAI בפועל ברמת המעמד כהפרש בין ערכי פאי וואי הממוצע (LAI = פאי – וואי)20,38.

תוצאות

ערכי LAI ממוצע ברמת המעמד של כל הדוכנים שנחקרו בעונת הצמיחה 2013 מוצגים באיור 8. על כל העלילות פרט ל-A, הערכים הגבוהים ביותר נמדדו על ידי מלכודות פסולת, המשמשים כרמת ההתייחסות. מבחינה מעשית, ערך LAI הממוצע הגבוה ביותר הוערך דרך טכניקת המחט על מגרש A. כל ההבדלים בין ערכי LAI מוערך באמצ...

Discussion

מלכודות המלטה נחשבים אחת השיטות המדויקות ביותר לביצוע הערכה לאי8, אבל הם יותר אינטנסיבי לעבודה וצורכת זמן מאשר שיטות עקיפות35,64 אשר שולבו בפרוטוקול זה. בתוך הליך שערוך לאי כולו באמצעות מלכודות המלטה, אומדן מדויק של SLA הוא הנקודה הקריטית ביותר

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות התוצאות הייצוגיות שימשו מתוך מאמר צ'רני J, Haninec P, Poקורנפלד R (2018) מדד אזור העלה מוערך על ידי שיטות ישיר, חצי ישיר, ועקיף של אשור האירופי מייפל תושבות. . כתב העת לחקר היער דוי: 10.1007/s11676-018-0809-0 (גירסה מקוונת) מבוסס על אישור מסוג של לוח המערכת של כתב העת לחקר יערנות.

Acknowledgements

אנו אסירי תודה ללוח המערכת של כתב העת לחקר היערנות לעידוד והסמכות שלנו להשתמש בתוצאות הנציג בפרוטוקול זה מהמאמר שפורסם שם. אנו גם מודים לשני סוקרים אנונימיים על הערותיהם היקרות, אשר שיפרו באופן משמעותי את כתב היד. המחקר מומן על ידי משרד החקלאות של צ'כיה, תמיכה מוסדית MZE-RO0118 והסוכנות הלאומית למחקר חקלאי (פרויקט לא. QK1810126).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Area MeterLI-COR Biosciences Inc., NE, USALI-3100Chttps://www.licor.com/env/products/leaf_area/LI-3100C/
Computer Image Analysis SystemRegent Instruments Inc., CAWinFOLIAhttp://www.regentinstruments.com/assets/images_winfolia2/WinFOLIA2018-s.pdf
File ViewerLI-COR Biosciences Inc., NE, USAFV2200C Softwarehttps://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html
Laboratory ovenAmerex Instruments Inc., CA, USACV150https://www.labcompare.com/4-Drying-Ovens/2887-IncuMax-Convection-Oven-250L/?pda=4|2887_2_0|||
Leaf Image Analysis SystemDelta-T Devices, UKWD3 WinDIAShttps://www.delta-t.co.uk/product/wd3/
Litter trapsAnyNASee Fig. 2
NeedleAnyNAMaximum diameter of 2 mm
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/
Portable Laser Leaf Area MeterCID Bio-Science, WA, USACI-202https://cid-inc.com/plant-science-tools/leaf-area-measurement/ci-202-portable-laser-leaf-area-meter/
Portable Leaf Area MeterADC, BioScientic Ltd., UKAM350https://www.adc.co.uk/products/am350-portable-leaf-area-meter/
Portable Leaf Area MeterBionics Scientific Technogies (P). Ltd., IndiaBSLM101http://www.bionicsscientific.com/measuring-meters/leaf-area-index-meter.html
Portable Leaf Area MeterLI-COR Biosciences Inc., NE, USALI-3000Chttps://www.licor.com/env/products/leaf_area/LI-3000C/

References

  1. Chen, J. M., Black, T. A. Defining leaf area index for non-flat leaves. Plant, Cell and Environment. 15 (4), 421-429 (1992).
  2. Sellers, J. P., et al. Modelling the exchanges of energy, water, and carbon between continents and the atmosphere. Science. 275, 502-509 (1997).
  3. Calvet, J. C., et al. An interactive vegetation SVAT model tested against data from six contrasting sites. Agricultural and Forest Meteorology. 92 (2), 73-95 (1998).
  4. Wang, Y. P., Leuning, R. A two-leaf model for canopy conductance, photosynthesis and partitioning of available energy. I. Model description and comparison with multi-layered model. Agricultural and Forest Meteorology. 91 (1-2), 89-111 (1998).
  5. Asner, G. P., Scurlock, J. M. O., Hicke, J. A. Global synthesis of leaf area index observations: implications for ecological and remote sensing studies. Global Ecology and Biogeography. 12, 191-205 (2003).
  6. Welles, J. M. Some indirect methods of estimating canopy structure. Remote Sensing Reviews. 5 (1), 31-43 (1990).
  7. Welles, J. M., Cohen, S. Canopy structure measurement by gap fraction analysis using commercial instrumentation. Journal of Experimental Botany. 47 (302), 1335-1342 (1996).
  8. Chen, J. M., Rich, P. M., Gower, S. T., Norman, J. M., Plummer, S. Leaf area index of boreal forests: Theory, techniques, and measurement. Journal of Geophysical Research. 102 (D24), 29429-29443 (1997).
  9. Weiss, M., Baret, F., Smith, G. J., Jonckheere, I., Coppin, P. Review of methods for in situ leaf area index (LAI) determination. Part II. Estimation of LAI, errors and sampling. Agricultural and Forest Meteorology. 121, 37-53 (2004).
  10. Bréda, N. J. J. Ground-based measurements of leaf area index: a review of methods, instruments and current controversies. Journal of Experimental Botany. 54, 2403-2417 (2003).
  11. Jonckheere, I., et al. Review of methods for in situ leaf area index determination. Part I. Theories, sensors, and hemispherical photography. Agricultural and Forest Meteorology. 121 (1-2), 19-35 (2004).
  12. Zheng, G., Moskal, M. Retrieving leaf area index (LAI) using remote sensing: theories, methods and sensors. Sensors. 9 (4), 2719-2745 (2009).
  13. Fassnacht, K. S., Gower, S. T., Norman, J. M., McMurtrie, R. E. A comparison of optical and direct methods for estimating foliage surface area index in forests. Agricultural and Forest Meteorology. 71 (1-2), 183-207 (1994).
  14. Gower, S. T., Kucharik, C. J., Norman, J. M. Direct and indirect estimation of leaf area index, fAPAR, and net primary production of terrestrial ecosystems. Remote Sensing of Environment. 70 (1), 29-51 (1999).
  15. Chason, J. W., Baldocchi, D. D., Huston, M. A. A comparison of direct and indirect methods for estimating forest canopy leaf area. Agricultural and Forest Meteorology. 57 (1-3), 107-128 (1991).
  16. Eriksson, H., Eklundh, L., Hall, K., Lindroth, A. Estimating LAI in deciduous forest stands. Agricultural and Forest Meteorology. 129 (1-2), 27-37 (2005).
  17. Ukonmaanaho, L., Pitman, R., Bastrup-Birk, A., Bréda, N. J. J., Rautio, P. . Sampling and analysis of litterfall. Manual Part XIII. In: UNECE ICP Forests Programme Co-ordinating Centre (ed.): Manual on methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. , (2016).
  18. McShane, M. C., Carlile, D. W., Hinds, W. T. The effect of collector size on forest litter-fall collection and analysis. Canadian Journal of Forest Research. 13 (6), 1037-1042 (1993).
  19. Battaglia, M., Cherry, M., Beadle, C., Sands, P., Hingston, A. Prediction of leaf area index in eucalypt plantations: effects of water stress and temperature. Tree Physiology. 18 (8-9), 521-528 (1998).
  20. Dufrêne, E., Bréda, N. J. J. Estimation of deciduous forest leaf area index using direct and indirect methods. Oecologia. 104 (2), 156-162 (1995).
  21. Fleck, S., et al. . Leaf area measurements. Manual Part XVII. In: UNECE ICP Forests Programme Co-ordinating Centre (Ed.) Manual of methods and criteria for harmonized sampling, assessment, monitoring and analysis of the effects of air pollution on forests. , (2016).
  22. Fellner, H., Dirnberger, G. F., Sterba, H. Specific leaf area of European larch (Larix decidua Mill.). Trees-Structure and Function. 30 (4), 1237-1244 (2016).
  23. Niinemets, &. #. 2. 2. 0. ;. Acclimation to low irradiance in Picea abies: influence of past and present light climate on foliage structure and function. Tree Physiology. 17 (11), 723-732 (1997).
  24. Čermák, J. Leaf distribution in large trees and stands of the floodplain forest in southern Moravia. Tree Physiology. 18 (11), 727-737 (1998).
  25. Chianucci, F., Cutini, A. Estimation of canopy properties in deciduous forests with digital hemispherical and cover photography. Agricultural and Forest Meteorology. 168, 130-139 (2013).
  26. Essaghi, S., Hachmi, M., Yessef, M., Dehhaoui, M. Leaf shrinkage: a predictive indicator of the potential variation of the surface area-to-volume ratio according to the leaf moisture content. SpringerPlus. 5, 1229 (2016).
  27. Chianucci, F., MacFarlane, C., Pisek, J., Cutini, A., Casa, R. Estimation of foliage clumping from the LAI-2000 Plant Canopy Analyser: effect of view caps. Trees-Structure and Function. 29, 355-366 (2015).
  28. Bequet, R. Environmental determinants of the temporal and spatial variability in leaf area index of Fagus sylvatica L., Quercus robur L., and Pinus sylvestris L. Thesis. , (2011).
  29. Goodall, D. W. Some considerations in the use of point quadrats for the analysis of vegetation. Australian Journal of Biological Sciences. 5 (1), 1-41 (1952).
  30. Warren Wilson, J. Analysis of the spatial distribution of foliage by two-dimensional point quadrats. New Phytologist. 58 (1), 92-99 (1959).
  31. Warren Wilson, J. Inclined point quadrats. New Phytologist. 59 (1), 1-7 (1960).
  32. Warren Wilson, J. Estimation of foliage denseness and foliage angle by inclined point quadrants. Australian Journal of Botany. 11 (1), 95-105 (1963).
  33. Nizinski, J. J., Saugier, B. A model of leaf budding and development for a mature Quercus forest. Journal of Applied Ecology. 25 (2), 643-655 (1988).
  34. LI-COR. . Instruction manual. LAI-2200 Plant Canopy Analyzer. , (2011).
  35. Yan, G., et al. Review of indirect optical measurements of leaf area index: Recent advances, challenges, and perspectives. Agricultural and Forest Meteorology. 265, 390-411 (2018).
  36. Hicks, S. K., Lascano, R. J. Estimation of leaf area index for cotton canopies using the Li-Cor LAI 2000 plant canopy analyser. Agronomy Journal. 87, 458-464 (1995).
  37. He, Y., Guo, X., Wilmshurst, J. F. Comparison of different methods for measuring leaf area index in a mixed grassland. Canadian Journal of Plant Science. 87 (4), 803-813 (2007).
  38. Černý, J., Haninec, P., Pokorný, R. Leaf area index estimated by direct, semi-direct, and indirect methods in European beech and sycamore maple stands. Journal of Forestry Research. online version, 1-10 (2018).
  39. Gower, S. T., Norman, J. M. Rapid estimation of leaf area index in conifer and broad-leaf plantations. Ecology. 72 (5), 1896-1900 (1991).
  40. Planchais, I., Pontailler, J. Y. Validity of leaf areas and angles estimated in a beech forest from analysis of gap frequencies, using hemispherical photographs and a plant canopy analyser. Annals of Forest Science. 56 (1), 1-10 (1999).
  41. Danner, M., Locherer, M., Hank, T., Richter, K. Measuring leaf area index (LAI) with the Li-Cor LAI 2200C or LAI-2200 (+2200 Clear Kit) – Theory, measurement, problems, interpretation. EnMAP Field Guide Technical Report, GFZ Data Services. , (2015).
  42. Chen, J. M., Black, T. A., Adams, R. S. Evaluation of hemispherical photography for determining plant area index and geometry of a forest stand. Agricultural and Forest Meteorology. 56 (1-2), 129-143 (1991).
  43. Stenberg, P. Correcting LAI-2000 estimates for the clumping of needles in shoots of conifer. Agricultural and Forest Meteorology. 79 (1-2), 1-8 (1996).
  44. Chen, J. M., Cihlar, J. Quantifying the effect of canopy architecture on optical measurements of leaf area index using two gap size analysis methods. IEEE Transactions on Geosciences and Remote Sensing. 33 (3), 777-787 (1995).
  45. Chen, J. M. Optically-based methods for measuring seasonal variation of leaf area index in boreal conifer stands. Agricultural and Forest Meteorology. 80 (2-4), 135-163 (1996).
  46. Lang, A. R. G. Application of some Cauchy’s theorems to estimation of surface area of leaves, needles and branches of plants and light transmittance. Agricultural and Forest Meteorology. 55 (3-4), 191-212 (1991).
  47. Kobayashi, H., Ryu, Y., Baldocchi, D. D., Welles, J. M., Norman, J. M. On the correct estimation of gap fraction: How to remove scattered radiation in gap fraction measurements?. Agricultural and Forest Meteorology. 170-183, 170-183 (2013).
  48. Sprintsin, M., Cohen, S., Maseyk, K., Rotenberg, E., Grünzweig, J., Karnieli, A., Berliner, P., Yakir, D. Long term and seasonal courses of leaf area index in semi-arid forest plantation. Agricultural and Forest Meteorology. 151 (5), 565-574 (2011).
  49. Cutini, A., Matteucci, G., Mugnozza, G. S. Estimation of leaf area index with the Li-Cor LAI 2000 in deciduous forests. Forest Ecology and Management. 105 (1-3), 55-65 (1998).
  50. Woodgate, W., Soto-Berelov, M., Suarez, L., Jones, S., Hill, M., Wilkes, P., Axelsson, C., Haywood, A., Mellor, A. Searching for the optimal sampling design for measuring LAI in an upland rainforest. , (2012).
  51. Baret, F., et al. VALERI: a network of sites and a methodology for the validation of medium spatial resolution land satellite products. Remote Sensing of Environment. 76 (3), 1-20 (2008).
  52. Majasalmi, T., Rautiainen, M., Stenberg, P., Rita, H. Optimizing the sampling scheme for LAI-2000 measurements in a boreal forest. Agricultural and Forest Meteorology. 154-155, 38-43 (2012).
  53. Calders, K., et al. Variability and bias in active and passive ground-based measurements of effective plant, wood and leaf area index. Agricultural and Forest Meteorology. 252, 231-240 (2018).
  54. Leblanc, S. G., Chen, J. M. A practical method for correcting multiple scattering effects on optical measurements of leaf area index. Agricultural and Forest Meteorology. 110, 125-139 (2001).
  55. Rich, P. M. Characterizing plant canopies with hemispherical photographs. Remote Sensing Reviews. 5 (1), 13-29 (1990).
  56. Čater, M., Schmid, I., Kazda, M. Instantaneous and potential radiation effect on underplanted European beech below Norway spruce canopy. European Journal of Forest Research. 132 (1), 23-32 (2013).
  57. Le Dantec, V., Dufrêne, E., Saugier, B. Interannual and spatial variation in maximum leaf area index of temperate deciduous stands. Forest Ecology and Management. 134 (1-3), 71-81 (2000).
  58. Mussche, S., Samson, R., Nachtergale, L., De Schrijver, A., Lemeur, R., Lust, N. A comparison of optical and direct methods for monitoring the seasonal dynamics of leaf area index in deciduous forests. Silva Fennica. 35 (4), 373-384 (2001).
  59. Bequet, R., Campioli, M., Kint, V., Vansteenkiste, D., Muys, B., Ceulemans, R. Leaf area index development in temperate oak and beech forests is driven by stand characteristics and weather conditions. Trees-Structure and Function. 25 (5), 935-946 (2011).
  60. Neumann, H. H., Den Hartog, G. D., Shaw, R. H. Leaf-area measurements based on hemispheric photographs and leaf-litter collection in a deciduous forest during autumn leaf-fall. Agricultural and Forest Meteorology. 45 (3-4), 325-345 (1989).
  61. Küßner, R., Mosandl, R. Comparison of direct and indirect estimation of leaf area index in mature Norway spruce stands of eastern Germany. Canadian Journal of Forest Research. 30 (3), 440-447 (2000).
  62. Pokorný, R., Marek, M. V. Test of accuracy of LAI estimation by LAI-2000 under artificially changed leaf to wood area proportions. Biologia Plantarum. 43 (4), 537-544 (2000).
  63. Pokorný, R. . Estimation of leaf area index in pure forest stands. Certificated methodology. , (2015).
  64. Lang, A. R. G., Yueqin, X., Norman, J. M. Crop structure and the penetration of direct sunlight. Agricultural and Forest Meteorology. 35 (1-4), 83-101 (1985).
  65. Niinemets, &. #. 2. 2. 0. ;., Kull, K. Leaf weight per area and leaf size of 85 Estonian woody species in relation to shade tolerance and light availability. Forest Ecology and Management. 70 (1-3), 1-10 (1994).
  66. Bouriaud, O., Soudani, K., Bréda, N. J. J. Leaf area index from litter collection: impact of specific leaf area variability within a beech stand. Canadian Journal of Remote Sensing. 29 (3), 371-380 (2003).
  67. Burton, A. J., Pregitzer, K. S., Reed, D. D. Leaf area and foliar biomass relationships in northern hardwood forests located along an 800 km acid deposition gradient. Forest Science. 37 (4), 1041-1059 (1991).
  68. Finotti, R., Rodrigues, F. S., Cerqueira, R., Vinícius, V. M. A method to determine the minimum number of litter traps in litterfall studies. Biotropica. 35 (3), 419-421 (2003).
  69. Yang, Y., Yanai, R. D., See, C. R., Arthur, M. A. Sampling effort and uncertainty in leaf litterfall mass and nutrient flux in northern hardwood forests. Ecosphere. 8 (11), e01999 (2017).
  70. Law, B. E., Cescatti, A., Baldocchi, D. D. Leaf area distribution and radiative transfer in open-canopy forests: implications for mass and energy exchange. Tree Physiology. 21 (12-13), 777-787 (2001).
  71. Guiterman, C. H., Seymour, R. S., Weiskittel, A. R. Long-term thinning effects on the leaf area of Pinus strobus L. as estimated from litterfall and individual-tree allometric models. Forest Science. 58 (1), 85-93 (2013).
  72. Liu, Z., Chen, J. M., Jin, G., Qi, Y. Estimating seasonal variations of leaf area index using litterfall collection and optical methods in four mixed evergreen-coniferous forests. Agriculture and Forest Meteorology. 209, 36-48 (2015).
  73. LI-COR. . Instruction Manual. LAI-2000 Plant Canopy Analyzer. , (1991).
  74. Mason, E. G., Diepstraten, M., Pinjuv, G. L., Lasserre, J. P. Comparison of direct and indirect leaf area index measurements of Pinus radiata D. Don. Agricultural and Forest Meteorology. 166-167, 113-119 (2012).
  75. Deblonde, G., Penner, M., Royer, A. Measuring leaf-area index with the Li-Cor Lai-2000 in pine stands. Ecology. 75 (5), 1507-1511 (1994).
  76. Zou, J., Yan, G., Zhu, L., Zhang, W. Woody-to-total area ratio determination with a multispectral canopy imager. Tree Physiology. 29 (8), 1069-1080 (2009).
  77. Zhu, X., et al. Improving leaf area index (LAI) estimation by correcting for clumping and woody effects using terrestrial laser scanning. Agricultural and Forest Meteorology. 263, 276-286 (2018).
  78. Li, Z., Strahler, A., Schaaf, C., Jupp, D., Schaefer, M., Olofsson, P. Seasonal change of leaf and woody area profiles in a midaltitude deciduous forest canopy from classified dual-wavelenght terrestrial lidar point clouds. Agricultural and Forest Meteorology. 262, 279-297 (2018).
  79. Chen, J. M., Black, T. A. Foliage area and architecture of plant canopies from sunfleck size distributions. Agricultural and Forest Meteorology. 60 (3-4), 249-266 (1992).
  80. Leblanc, S. G., Chen, J. M., Fernandes, R., Deering, D. V., Conley, A. Methodology comparison for canopy structure parameters extraction from digital hemispherical photography in boreal forests. Agricultural and Forest Meteorology. 129 (3-4), 187-207 (2005).
  81. Lang, A. R. G., Yueqin, X. Estimation of leaf area index from transmission of direct sunlight in discontinuous canopies. Agricultural and Forest Meteorology. 37 (3), 229-243 (1986).
  82. Leblanc, S. G. Correction to the plant canopy gap-size analysis theory used by the Tracing Radiation and Architecture of Canopies instrument. Applied Optics. 41 (36), 7667-7670 (2002).
  83. Leblanc, S. G., Chen, J. M., Kwong, M. . Tracing Radiation and Architecture of Canopies MANUAL 2.1.4. , (2005).
  84. Hu, R., Yan, G., Mu, X., Luo, J. Indirect measurement of leaf area index on the basis of path length distribution. Remote Sensing of Environment. 155, 239-247 (2014).

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

150

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