Name: field measurement of effective leaf area index using optical device in vegetation canopy
Uploaded: 2021-07-29T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Field Measurement of Effective Leaf Area Index using Optical Device in Vegetation Canopy at JoVE.com

Forfatterne står i gæld til Journal of Forest Science redaktionen for at tilskynde og bemyndige os til at bruge de repræsentative resultater i denne protokol fra artiklen offentliggjort der.
Forskningen blev økonomisk støttet af Ministeriet for Landbrug i Tjekkiet, institutionel støtte MZE-RO0118, National Agency of Agricultural Research (Projekt nr. QK21020307) og EU's Horisont 2020-forsknings- og innovationsprogram (tilskudsaftale nr. 952314).
Forfatterne takker også tre anonyme anmeldere for deres konstruktive kritik, som forbedrede manuskriptet. Derudover tak gå til Dusan Bartos, Alena Hvezdova, og Tomas Petr for at hjælpe med feltmålinger og Photon Systems Instruments Ltd selskab for deres samarbejde og give enhed fotos.

BEMÆRK: Før du begynder at foretage planlagte feltmålinger, skal batteriet på LP 110-enheden oplades tilstrækkeligt. Tilslut instrumentet (USB-stik, se figur 1) og computeren via det tilsluttede kabel. Batteristatus vises i venstre øverste hjørne af enhedsdisplayet.
1. Kalibrering før måling
BEMÆRK: For LP 110 skal du udføre en mørk kalibrering af LAI-sensoren og indbygget inclinometerkalibrering, før du begynder hver feltmå...

<ol>
	<li>Muiruri, E. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forest+diversity+effects+on+insect+herbivores:+Do+leaf+traits+matter.">Forest diversity effects on insect herbivores: Do leaf traits matter.</a> New Phytologist. 221 (4), 2250-2260 (2018).</li><li>Macfarlane, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+leaf+area+index+in+eucalypt+forest+using+digital+photography.">Estimation of leaf area index in eucalypt forest using digital photography.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 143 (3-4), 176-188 (2007).</li><li>Easlon, H. M., Bloom, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Easy+leaf+area:+Automated+digital+image+analysis+for+rapid+and+accurate+measurements+of+leaf+area.">Easy leaf area: Automated digital image analysis for rapid and accurate measurements of leaf area.</a> Applications in Plant Sciences. 2 (7), 1400033 (2014).</li><li>Asner, G. P., Scurlock, J. M. O., Hicke, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+synthesis+of+leaf+area+index+observations:+implications+for+ecological+and+remote+sensing+studies.">Global synthesis of leaf area index observations: implications for ecological and remote sensing studies.</a> Global Ecology and Biogeography. 12, 191-205 (2003).</li><li>Vicari, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaf+and+wood+classification+framework+for+terrestrial+LiDAR+point+clouds.">Leaf and wood classification framework for terrestrial LiDAR point clouds.</a> Methods in Ecology and Evolution. 10 (5), 680-694 (2019).</li><li>Watson, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Annals of Botany. 11, 41-76 (1947).</li><li>Chen, J. M., Black, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defining+leaf-area+index+for+non-flat+leaves.">Defining leaf-area index for non-flat leaves.</a> Plant, Cell and Environment. 15 (4), 421-429 (1992).</li><li>Welles, J. M., Cohen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Canopy+structure+measurement+by+gap+fraction+analysis+using+commercial+instrumentation.">Canopy structure measurement by gap fraction analysis using commercial instrumentation.</a> Journal of Experimental Botany. 47 (9), 1335-1342 (1996).</li><li>Br&#233;da, N. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ground-based+measurements+of+leaf+area+index:+a+review+of+methods,+instruments,+and+current+controversies.">Ground-based measurements of leaf area index: a review of methods, instruments, and current controversies.</a> Journal of Experimental Botany. 54 (392), 2403-2417 (2003).</li><li>Jonckheere, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+methods+for+in+situ+leaf+area+index+determination.+Part+I:+Theories,+sensors+and+hemispherical+photography.">Review of methods for in situ leaf area index determination. Part I: Theories, sensors and hemispherical photography.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 121 (1-2), 19-35 (2004).</li><li>Weiss, M., Baret, F., Smith, G. J., Jonckheere, I., Coppin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+methods+for+in+situ+leaf+area+index+(LAI)+determination.+Part+II.+Estimation+of+LAI,+errors+and+sampling.">Review of methods for in situ leaf area index (LAI) determination. Part II. Estimation of LAI, errors and sampling.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 121 (1-2), 37-53 (2004).</li><li>Fang, H., Baret, F., Plummer, S., Schaepman-Strub, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+overview+of+global+leaf+area+index+(LAI):+Methods,+products,+validation,+and+applications.">An overview of global leaf area index (LAI): Methods, products, validation, and applications.</a> Reviews of Geophysics. 57 (3), 739-799 (2019).</li><li>Yan, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+indirect+optical+measurements+of+leaf+area+index:+Recent+advances,+challenges,+and+perspectives.">Review of indirect optical measurements of leaf area index: Recent advances, challenges, and perspectives.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 265, 390-411 (2019).</li><li>Parker, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tamm+review:+Leaf+Area+Index+(LAI)+is+both+a+determinant+and+a+consequence+of+important+processes+in+vegetation+canopies.">Tamm review: Leaf Area Index (LAI) is both a determinant and a consequence of important processes in vegetation canopies.</a> Forest Ecology and Management. 477, 118496 (2020).</li><li>Jiapaer, G., Yi, Q., Yao, F., Zhang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+non-destructive+LAI+determination+methods+and+optimization+of+sampling+schemes+in+an+open+Populus+euphratica+ecosystem.">Comparison of non-destructive LAI determination methods and optimization of sampling schemes in an open Populus euphratica ecosystem.</a> Urban Forestry and Urban Greening. 26, 114-123 (2017).</li><li>Grotti, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+intensity,+image-based+method+to+estimate+gap+fraction,+canopy+openness+and+effective+leaf+area+index+from+phase-shift+terrestrial+laser+scanning.">An intensity, image-based method to estimate gap fraction, canopy openness and effective leaf area index from phase-shift terrestrial laser scanning.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 280, 107766 (2020).</li><li>Gower, S. T., Kucharik, C. J., Norman, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+and+indirect+estimation+of+leaf+area+index,+fAPAR,+and+net+primary+production+of+terrestrial+ecosystems.">Direct and indirect estimation of leaf area index, fAPAR, and net primary production of terrestrial ecosystems.</a> Remote Sensing of Environment. 70 (1), 29-51 (1999).</li><li>Morisette, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+of+global+moderate-resolution+LAI+products:+a+framework+proposed+within+the+CEOS+land+product+validation+subgroup.">Validation of global moderate-resolution LAI products: a framework proposed within the CEOS land product validation subgroup.</a> IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 44 (7), 1804-1817 (2006).</li><li>Pokorn&#253;, R., &#352;alansk&#225;, P., Janou&#353;, D., Pavelka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ALAI-02D+-+a+new+instrument+in+forest+practice.">ALAI-02D - a new instrument in forest practice.</a> Journal of Forest Science. 47, 164-169 (2001).</li><li>&#268;ern&#253;, J., Krejza, J., Pokorn&#253;, R., Bedn&#225;&#345;, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LaiPen+LP+100+-+a+new+device+for+estimating+forest+ecosystem+leaf+area+index+compared+to+the+etalon:+A+methodologic+case+study.">LaiPen LP 100 - a new device for estimating forest ecosystem leaf area index compared to the etalon: A methodologic case study.</a> Journal of Forest Science. 64 (11), 455-468 (2018).</li><li>Larcher, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physiological plant ecology. Ecophysiology and Stress Physiology of Functional Groups. , (2003).</li><li>Taiz, L., Zeiger, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plant Physiology. 5th edition. , 623 (2010).</li><li>Pokorn&#253;, R., Tom&#225;&#353;kov&#225;, I., Havr&#225;nkov&#225;, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+variation+and+efficiency+of+leaf+area+index+in+young+mountain+Norway+spruce+stand.">Temporal variation and efficiency of leaf area index in young mountain Norway spruce stand.</a> European Journal of Forest Research. 127, 359-367 (2008).</li><li>Chen, J. M., Black, T. A., Adams, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+hemispherical+photography+for+determining+plant+area+index+and+geometry+of+a+forest+stand.">Evaluation of hemispherical photography for determining plant area index and geometry of a forest stand.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 56, 129-143 (1991).</li><li>Black, T. A., Chen, J. M., Lee, X. H., Sagar, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+shortwave+and+longwave+irradiances+under+a+Douglas-fir+forest+stand.">Characteristics of shortwave and longwave irradiances under a Douglas-fir forest stand.</a> Canadian Journal of Forest Research. 21 (7), 1020-1028 (1991).</li><li>Hirose, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+the+Monsi-Saeki+theory+on+canopy+structure+and+function.">Development of the Monsi-Saeki theory on canopy structure and function.</a> Annals of Botany. 95 (3), 483-494 (2005).</li><li>Pierce, L., Running, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=rapid+estimation+of+coniferous+forest+leaf+area+index+using+a+portable+integrating+radiometer.">rapid estimation of coniferous forest leaf area index using a portable integrating radiometer.</a> Ecology. 69 (6), 1762-1767 (1988).</li><li>Lang, A. R. G., McMurtrie, R. E., Benson, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validity+of+surface-area+indexes+of+Pinus+radiata+estimated+from+transmittance+of+sun's+beam.">Validity of surface-area indexes of Pinus radiata estimated from transmittance of sun's beam.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 57 (1-3), 157-170 (1991).</li><li>Zou, J., Yan, G., Zhu, L., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Woody-to-total+area+ratio+determination+with+a+multispectral+canopy+imager.">Woody-to-total area ratio determination with a multispectral canopy imager.</a> Tree Physiology. 29 (8), 1069-1080 (2009).</li><li>Stenberg, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correcting+LAI-2000+estimates+for+the+clumping+of+needles+in+shoots+of+conifer.">Correcting LAI-2000 estimates for the clumping of needles in shoots of conifer.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 79 (1-2), 1-8 (1996).</li><li>Chianucci, F., MacFarlane, C., Pisek, J., Cutini, A., Casa, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+foliage+clumping+from+the+LAI-2000+Plant+Canopy+Analyser:+effect+of+view+caps.">Estimation of foliage clumping from the LAI-2000 Plant Canopy Analyser: effect of view caps.</a> Trees-Structure and Function. 29, 355-366 (2015).</li><li>Zou, J., Yan, G., Chen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+canopy+and+woody+components+clumping+indices+at+three+mature+Picea+crassifolia+forest+stands.">Estimation of canopy and woody components clumping indices at three mature Picea crassifolia forest stands.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 8 (4), 1413-1422 (2015).</li><li>Bao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+tree+trunks+on+estimation+of+clumping+index+and+LAI+from+HemiView+and+Terrestrial+LiDAR.">Effects of tree trunks on estimation of clumping index and LAI from HemiView and Terrestrial LiDAR.</a> Forests. 9 (3), 144 (2018).</li><li>Zhu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+leaf+area+index+(LAI)+estimation+by+correcting+for+clumping+and+woody+effects+using+terrestrial+laser+scanning.">Improving leaf area index (LAI) estimation by correcting for clumping and woody effects using terrestrial laser scanning.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 263, 276-286 (2018).</li><li>Photon Systems Instruments Ltd. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> PSI LaiPen LP 110 Manual and User Guide. , 45 (2016).</li><li>&#268;ern&#253;, J., Pokorn&#253;, R., Haninec, P., Bedn&#225;&#345;, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaf+area+index+estimation+using+three+distinct+methods+in+pure+deciduous+stands.">Leaf area index estimation using three distinct methods in pure deciduous stands.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (150), e59757 (2019).</li><li>Fleck, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Th&#252;nen Institute of Forest Ecosystems. , (2016).</li><li>&#268;ern&#253;, J., Pokorn&#253;, R., Haninec, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaf+area+index+estimated+by+direct,+semi-direct,+and+indirect+methods+in+European+beech+and+sycamore+maple+stands.">Leaf area index estimated by direct, semi-direct, and indirect methods in European beech and sycamore maple stands.</a> Journal of Forestry Research. 31, 827-836 (2020).</li><li>Leblanc, S. G., Chen, J. M., Kwong, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracing+radiation+and+architecture+of+canopies.">Tracing radiation and architecture of canopies.</a> TRAC MANUAL Version 2.1.3. , 25 (2002).</li><li>Sommer, K. J., Lang, A. R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+analysis+of+two+indirect+methods+of+measuring+leaf+area+index+as+applied+to+minimal+and+spur+pruned+grape+vines.">Comparative analysis of two indirect methods of measuring leaf area index as applied to minimal and spur pruned grape vines.</a> Australian Journal of Plant Physiology. 21 (2), 197-206 (1994).</li><li>Leblanc, S. G., Chen, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+practical+scheme+for+correcting+multiple+scattering+effects+on+optical+LAI+measurements.">A practical scheme for correcting multiple scattering effects on optical LAI measurements.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 110 (2), 125-139 (2001).</li></ol>

Hvad er forskellene mellem LP 110 som en nyligt præsenteret enhed til estimering af LAI (eller tage PAR intensitetsmålinger) og LAI-2200 PCA som en forbedret version af den tidligere standard LAI-2000 PCA til estimering af LAI via en indirekte metode? Ud over at prisen er omkring firedoblet højere for Plant Canopy Analyzer i forhold til LP 110, kan antallet af outputparametre, målebetingelser, metodiske tilgange og muligheder for at estimere LAI for forskellige baldakin, nøjagtighed af resultater osv.
<p class="...

Baldakin er loci af mange biologiske, fysiske, kemiske og økologiske processer. De fleste af dem er påvirket af baldakin strukturer1. Derfor er nøjagtig, hurtig, ikke-destruktiv og pålidelig in situ vegetation baldakin kvantificering afgørende for en lang række undersøgelser, der involverer hydrologi, kulstof- og næringsstofcykling og globale klimaændringer2,3. Da blade eller nåle repræsenterer en aktiv grænseflade mellem atmosfæren og vegetationen4, er en af de kritiske baldakin strukturelle egenskaber bladarealindeks (LAI)5, defineret som halvdelen af det samlede grønne bladoverfladeareal pr. enhed vandret jordareal eller kroneprojektion for enkeltpersoner, udtrykt i m2 pr. m2 som en dimensionløs variabel6, 7.
Forskellige instrumenter og metodiske metoder til vurdering af jordbaseret LAI og deres fordele og ulemper i forskellige økosystemer er allerede blevet præsenteret8,9,10,11,12,13,14,15. Der findes to hovedkategorier af LAI-estimeringsmetoder: direkte og indirekte (se omfattende gennemgange8,9,10,11,12 for yderligere oplysninger). Hovedsageligt anvendes i skovstande, jordbaserede LAI skøn er rutinemæssigt opnås ved hjælp af indirekte optiske metoder på grund af manglen på direkte LAI bestemmelse, men de repræsenterede normalt en tidskrævende, arbejdskrævende og destruktiv metode9,10,12,16. Desuden stammer indirekte optiske metoder fra lettere at måle relaterede parametre (set ud fra dets tidskrævende og arbejdskrævende karakter)17, såsom forholdet mellem hændelsesbestråling over og under baldakinen og kvantificeringen af baldakingab14. Det er indlysende, at Plant Canopy Analyzers også har været meget udbredt til at validere satellit LAI hentninger18; Det er derfor blevet betragtet som en standard for LP 110-sammenligning (se materialetabel for at få flere oplysninger om anvendte instrumenter).
LP 110, som en opdateret version af oprindeligt self-made simple instrument ALAI-02D19 og senere LP 10020, blev udviklet som en tæt konkurrent til Plant Canopy Analyzers. Som repræsentant for indirekte optiske metoder er enheden håndholdt, let, batteridrevet uden behov for en kabelforbindelse mellem sensoren og dataloggeren, der bruger et digitalt inclinometer i stedet for et bobleniveau og muliggør hurtigere og mere præcis positionering og værdiaflæsning. Derudover er enheden designet til at notere øjeblikkelige udlæsninger. Således er det tidsestimat, der er nødvendigt for at indsamle data i marken, kortere for LP 110 end Plant Canopy Analyzer med ca. 1/3. Efter eksport af udlæsninger til en computer er dataene tilgængelige til efterfølgende behandling. Enheden registrerer bestråling i de blå lys bølgelængder (dvs. 380-490 nm)21,22 ved hjælp af en LAI sensor til at foretage en LAI beregning. LAI-sensoren er maskeret med et uigennemsigtigt begrænsningsloft med 16° (Z-akse) og 112° (X-akse) synsfelter (Figur 1). Således kan let transmission bemærkes ved hjælp af den enhed, der holdes enten vinkelret på jordoverfladen (dvs. zennit vinkel 0 °), eller i fem forskellige vinkler på 0 °, 16 °, 32 °, 48° og 64 ° for også at kunne udlede baldakin elementer hældning.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62802/62802fig01.jpg"> Figur 1: De fysiske træk ved LP 110. MENU-tasten gør det muligt for brugeren at skifte op og ned i hele displayet, og set-knappen fungerer som Enter-tasten(A). Zenith view under forskellige hældningsvinkler (±8 på grund af sidevisningen) og den vandrette visning er fastgjort til LP 110 til 112 ° (B) på samme måde som Plant Canopy Analyzer (ændret af begrænsere). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62802/62802fig01large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>
På grund af LAI-sensorens højere følsomhed, dens begrænsede synsfelt, indbygget digitalt inklinometer, automatisk logning af læseværdier i den korrekte position angivet med lyd uden et knaptryk, er det nye instrument også velegnet til over-baldakinaflæsninger i smalle dale eller endda på bredere skovveje for at måle en bred vifte af himmelforhold. Derudover muliggør det kvantificering af modne stand baldakiner over den relativt høje regenerering, og det opnår højere nøjagtighed af bestrålingsværdier end Plant Canopy Analyzer. Desuden er prisen på LP 110 lig med ca. 1/4 af Plant Canopy Analyzer. Tværtimod er udnyttelsen af LP 110 i tæt (dvs. LAIe på stand niveau over 7,88)23 eller meget lave baldakin, da græsarealer er begrænsede.
LP 110 kan arbejde inden for to driftstilstande: (i) en enkelt sensortilstand, der tager både målinger under baldakin og referenceaflæsninger (over det undersøgte baldakin eller i en tilstrækkelig udbredt clearing placeret i nærheden af den analyserede vegetation), der udføres før, efter eller under målinger under baldakin, der er taget med samme instrument og (ii) en dual sensor-tilstand ved hjælp af det første instrument til at tage under baldakinaflæsninger der henviser til, at den anden anvendes til automatisk logning af referenceaflæsninger inden for et normalt foruddefineret tidsinterval (fra 10 til 600 s). LP 110 kan matches med en kompatibel GPS-enhed (se Materialetabel) for at registrere hvert enkelt målepunkts koordinater under baldakin for begge de ovennævnte tilstande.
Det effektive bladarealindeks (LAIe)24 indeholder klumpindekseffekten og kan udledes af målinger af solstrålebestråling, der er taget over og under den undersøgte vegetation baldakin25. For følgende LAIe-beregning skal transmission (t) således beregnes ud fra bestråling, der både overføres under baldakinen (I) og hændelsen over vegetationen (Io) målt ved LP 110-enheden.
t = I / I0 (1)
Da bestråling intensitet eksponentielt falder, da den passerer gennem en vegetation baldakin, LAIe kan beregnes i henhold til Beer-Lambert udryddelse lov modificeret af Monsi og Saeki9,26
LAIe = - i (I / I0) x k-1 (2),
Hvor, k er udryddelseskoefficienten. Udryddelseskoefficienten afspejler hvert elements form, orientering og position i vegetations baldakinen med den kendte baldakinelementhældning og visningsretning9,12. K-koefficienten (se ligning 2) afhænger af absorptionen af bestråling ved løv, og den adskiller sig mellem plantearter baseret på de morfologiske parametre for baldakinelementer, deres rumlige arrangement og optiske egenskaber. Da udryddelseskoefficienten normalt svinger omkring0,59,27, kan ligning 2 forenkles som præsenteret af Lang et al.28 på en lidt anden måde for heterogene og homogene baldakiner:
I en heterogen baldakin
LAIe = 2 x | <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62802/62802eq01.jpg"> I t| (3),
eller
I en homogen baldakin
LAIe = 2 x |ln T| (4),
Hvor, t: er transmission på hvert målepunkt under baldakin, og T: er den gennemsnitlige transmission af alle t-værdier pr. målt transect eller stand.
I skovstande skal LAIe korrigeres yderligere på grund af en klumpeffekt af assimileringsapparatet inden forskuddene 29,30,31,32,33,34 for at opnå den faktiske LAI-værdi.
Protokollen er helliget den praktiske anvendelse af lp 110 optisk udstyr til estimering af LAIe i et udvalgt eksempel på centraleuropæiske nåletræsskovstande (se tabel 2 og tabel 3 for lokalitets-, struktur- og dendrometriske egenskaber). LAIe skøn i en vegetation baldakin ved hjælp af denne enhed er baseret på en meget anvendt optisk metode relateret til transmission af fotosyntetisk aktiv stråling og baldakin hul fraktion. Papiret har til formål at give en omfattende protokol til udførelse AF LAIe skøn ved hjælp af den nye LP 110 optisk enhed.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AccuPAR</td>
			<td>METER Group, Inc., Pullman, WA, USA</td>
			<td>AccuPaR LP-80</td>
			<td>https://www.metergroup.com/environment/products/accupar-lp-80-leaf-area-index/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DEMON</td>
			<td>CSIRO, Canberra, Australia</td>
			<td>DEMON</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>File Viewer</td>
			<td>LI-COR Biosciences Inc., NE, USA</td>
			<td>FV2200C Software</td>
			<td>https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/software.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FluorPen</td>
			<td>Photon System Instruments Ltd. (PSI), Czech Republic</td>
			<td>FluorPen 1.1.2.3 Sofware</td>
			<td>https://handheld.psi.cz/products/laipen/#download</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand-held GPS device</td>
			<td>Garmin Ltd., Czech Republic</td>
			<td>Garmin eTrex 32x Europe46</td>
			<td>https://www.garmin.cz/garmin-etrex-32x-europe46/80117</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand-held device for leaf area index estimation(LP 110)</td>
			<td>Photon System Instruments Ltd. (PSI) Czech Republic</td>
			<td>LaiPen LP 110</td>
			<td>https://handheld.psi.cz/products/laipen/#info</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plant Canopy Analyser</td>
			<td>LI-COR Biosciences Inc., NE, USA</td>
			<td>LAI-2000 PCA</td>
			<td>LAI-2200 PCA or LAI-2200C as improved versions of LAI-2000 PCA can be used, see: https://www.licor.com/env/products/leaf_area/LAI-2200C/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Statistical software</td>
			<td>Systat Software Inc., CA, USA</td>
			<td>SigmaPlot 13.0</td>
			<td>https://systatsoftware.com/products/sigmaplot/sigmaplot-version-13/?gclid=Cj0KCQjwzYGGBhCTARIs 
			AHdMTQzgfb42vv0mWmcbVcflNO 
			UvrLl802Lrhkfh23Qie2mIZfw4O8kp 
			7p0aAsoiEALw_wcB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Statistical software</td>
			<td>StatSoft Inc., OK, USA</td>
			<td>STATISTICA 10.0</td>
			<td>For LAI visualization, wafer-plots in STATISTICA 10.0 were employed.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SunScan</td>
			<td>Delta-T Devices, Ltd., Cambridge, UK</td>
			<td>SS1 SunScan</td>
			<td>https://www.delta-t.co.uk/product/sunscan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TRAC</td>
			<td>3rd Wave Engineering, Ontarion Canada</td>
			<td>Tracing Radiation and Architecture of Canopies</td>
			<td>http://faculty.geog.utoronto.ca/Chen/Chen&#39;s%20homepage/res_trac.htm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tripod</td>
			<td>Any</td>
			<td>NA</td>
			<td>Tripod with standard nut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water level</td>
			<td>Any</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

field measurement of effective leaf area index using optical device in vegetation canopy

Leaf area index (LAI) er en vigtig baldakinvariabel, der beskriver mængden af blade i et økosystem. Parameteren fungerer som grænsefladen mellem grønne komponenter af planter og atmosfæren, og mange fysiologiske processer forekommer der, primært fotosyntetisk optagelse, respiration og transpiration. LAI er også en input parameter for mange modeller, der involverer kulstof, vand, og energikredsløbet. Desuden tjener jordbaserede in situ-målinger som kalibreringsmetode for LAI fremstillet af telemålingsprodukter. Derfor er enkle indirekte optiske metoder nødvendige for at foretage præcise og hurtige LAI-estimater. Den metodiske tilgang, fordele, kontroverser og fremtidige perspektiver af den nyudviklede LP 110 optiske enhed baseret på forholdet mellem stråling overført gennem vegetation baldakin og baldakin huller blev drøftet i protokollen. Desuden blev instrumentet sammenlignet med verdensstandarden LAI-2200 Plant Canopy Analyzer. LP 110 muliggør hurtigere og mere ligetil behandling af data erhvervet i marken, og det er mere overkommeligt end Plant Canopy Analyzer. Det nye instrument er kendetegnet ved dets brugervenlighed for både over- og under-baldakin aflæsninger på grund af sin større sensor følsomhed, indbygget digital inclinometer, og automatisk logning af aflæsninger på den korrekte position. Derfor er den håndholdte LP 110-enhed en egnet gadget til at udføre LAI-estimering inden for skovbrug, økologi, gartneri og landbrug baseret på de repræsentative resultater. Desuden gør den samme enhed det også muligt for brugeren at foretage nøjagtige målinger af hændelsesfotosyntetisk aktiv stråling (PAR) intensitet.

Den rumlige struktur, der blev fremstillet af begge testede anordninger, adskilte sig tydeligvis i alle undersøgte observationsområder, dvs. På standniveau blev lignende forskelle i LAI-værdier fra LP 110 og Plant Canopy Analyzer bekræftet mellem tyndede parceller med forskellige tætheder (A vs.B) ved hjælp af ANOVA og Tukeys test. For Plant Canopy Analyzer blev signifikant højere LAI-værdier observeret i kontrolplottet uden silvicultural intervention end i de tynde (A, B). Værdierne oversteg ...

Watch this Scientific Journal Video about Field Measurement of Effective Leaf Area Index using Optical Device in Vegetation Canopy at JoVE.com

Field Measurement of Effective Leaf Area Index using Optical Device in Vegetation Canopy

Hurtig og præcis LAI-vurdering (Leaf Area Index) i terrestriske økosystemer er afgørende for en lang række økologiske undersøgelser og kalibrering af telemålingsprodukter. Præsenteret her er protokollen for brug af den nye LP 110 optisk enhed til at tage jordbaserede in situ LAI målinger.

Feltmåling af effektivt bladområdeindeks ved hjælp af optisk enhed i vegetations baldakin

Leaf area index (LAI) is an essential canopy variable describing the amount of foliage in an ecosystem. The parameter serves as the interface between ...

Denne protokol introducerer den nyligt udviklede enhed LaiPen LP 110 til estimering af bladområdeindeks efter indirekte optisk metode og sammenligner den med standard LAI-2200 Plant Canopy Analyzer. Den nye enhed tager både over og under baldakin aflæsninger nemt, på grund af sin større følelse af følsomhed, indbygget digital inclinometer, og automatisk logning af aflæsninger på den rigtige position. Også betjeningskontrol er intuitiv.Manualen er nødvendig. Til forberedelse af måledesign anbefales en kort planlagt baldakinstrukturundersøgelse, før målingen anbefales til operatøren. Begynd med at tænde begge instrumenter ved at holde Set-tasten i mindst et sekund.Find indstillinger i hovedmenuen ved gentagne gange at trykke på menuknappen og angive dags dato og klokkeslæt for begge instrumenter ved at trykke på Indstil, Klokkeslæt, Indstil. Vælg derefter Returner og hold nøglen Sæt nede for at vende tilbage til hovedmenuen. Sæt derefter begge instrumenterne i en enkelt vinkelmålingstilstand.Vælg Indstillinger, der holder tasten Set nede, og tryk på Vinkler, Indstil, Enkelt, og bekræft med menutasten. Vælg Returner, og hold nøglen Sæt nede for at vende tilbage til hovedmenuen. Når både LAI-sensoren og det indbyggede indbyggede inlinometer er kalibreret, kalibreres begge LP 110-enheder, instrument et og instrument to med hinanden.Vælg Indstillinger i hovedmenuen ved at trykke på tasten Indstil, vælge LAI-kalibrering og trykke på knappen Angiv. Hold derefter begge enheder i et vandret plan i lodret position, og juster den konstante værdi, der er markeret som C på displayet, ved gentagne gange at trykke på set-tasten på instrument et for at opnå de samme værdier som afbildet på enhedens skærm på instrument to. Tryk derefter på menuknappen, og vend tilbage til hovedmenuen.Fastgør instrument et lodret til et stativ placeret i et åbent område eller over den studerede baldakin. Få både over og under baldakinaflæsninger under konstante lysforhold med standard overskyet før solopgang eller efter solnedgang for at undgå at opnå forkerte bestrålingsværdier. Først skal du vælge Indstillinger i hovedmenuen og derefter vælge Automatisk interval ved at trykke på set-tasten.Derefter trykkede du gentagne gange på tasten Indstil og hold derefter knappen Menu nede for at vælge det krævede interval til automatisk logføring af referenceværdier fra 10 op til 600 sekunder. Indstil et kortere tidsinterval, hvis lysforholdene ændrer sig hurtigt. Tryk på menutasten, vælg Returner, og hold knappen Indstil nede for at vende tilbage til hovedmenuen.Tryk derefter gentagne gange på menuknappen, hold nøglen Sæt nede for at vælge måling igen i hovedmenuen. Vælg derefter Auto LAI Ref, der trykker på set-tasten for at søge efter den korrekte LAI-sensorposition. Kontroller displayet, vip instrumentet både til venstre og til højre og frem og tilbage.Når du har nået den zenithvinkel, der er defineret af X- og Z-akser med nul eller mindre end værdien på fem, skal du fastgøre enheden fast på den ønskede position, der er nævnt ovenfor, og derefter trykke på set-tasten. Hvis du vil begynde at måle den overførte bestråling under vegetationstaget ved hjælp af instrument to, skal du vælge Måling i hovedmenuen. Tryk på Tasten Indstil, og vælg LAI.Hold retningen af instrumentet to som instrument et. Tryk på set-tasten for at aktivere tilstanden for vores overførte bestrålingsmåling under baldakinen. Tryk på set-tasten igen for at opnå værdien af overført bestråling under baldakinen, og udløse både det indbyggede indbyggede inlinometer og lydindikatoren, der tjener til at finde den korrekte LAI-sensorposition.Hold derefter enheden vinkelret på jordtjenesten for at være LAI-sensoren, der peger op til zenit. Kontroller displayet, vip instrumentet både til venstre og til højre og frem og tilbage. Alle under baldakin aflæsninger er automatisk erhvervet og opbevares straks, når zenith vinkel defineret af både X og Z akser nå nul eller mindre end fem.Bippen stopper. Fortsæt med at foretage yderligere målinger af overført bestråling, der er under baldakinaflæsninger, efter trin for tidligere nedenfor baldakinaflæsninger, der er nævnt ovenfor. Når du har foretaget nedenstående baldakinmålinger ved hjælp af instrument to, skal du trykke på menuknappen og menutasten gentagne gange, indtil Retur er valgt for at vende tilbage til hovedmenuen, og derefter trykke på knappen Angiv.Dataene gemmes i instrumentets hukommelse efter hver læsning. Hold menuknappen nede i mindst et sekund for at slukke enheden sikkert uden at slette data. For Plant Canopy Analyzer blev signifikant højere LAI-værdier observeret i kontrolplottet uden silvicultural intervention i de tynde.For LP 110 var bladområdeindekset ikke signifikant forskelligt i C- og B-behandlingerne. For LP 110 blev der fundet en betydelig forskel i bladarealindeksværdierne mellem C- og A-plotterne. Generelt faldt bladområdet indeks betydeligt efter anvendt udtynding behandlinger i den undersøgte holdning.Bladområdet indeks værdier optagelse ved hjælp af LP 110 og Plant Baldakin Analyzer for hver udtynding behandling i ren Norge gran stang står udstillet rumlige variabilitet. Lineær regression blev udført for alle bladområdeindeksdata målt på et bestemt punktniveau ved hjælp af LP 110 og Plant Canopy Analyzer. Sørg for måling under passende synoptiske forhold, brug tilstrækkeligt stort åbent område til referenceaflæsninger, og afspejle stand heterogenitet og måledesign til under baldakinaflæsninger.Da sendere kan registreres i forskellige sensorvisningsvinkler, kan baldakinelementer vinkelretning beregnes. Hvis baldakin lag bredde er kendt, så bladet områdetæthed kan udledes så godt.

Research

JoVE Journal

Environment

Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Integreret Field Lysimetry og porevandet Sampling for vurdering af kemiske Mobilitet i jord og Etableret Vegetation

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals ...

Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Måling af Greenhouse Gas Flux fra landbrugsjorde Brug Static Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the ...

Modifying the Bank Erosion Hazard Index (BEHI) Protocol for Rapid Assessment of Streambank Erosion in Northeastern Ohio

Modifying the Bank Erosion Hazard Index BEHI Protocol for Rapid Assessment of Streambank Erosion in Northeastern Ohio

Ændring af brederosion Hazard Index (Behi) Protokol til hurtig vurdering af Streambank Erosion i det nordøstlige Ohio

Understanding the source of pollution in a stream is vital to preserving, restoring, and maintaining the stream&#8217;s function and habitat it provides. ...

Measuring Rates of Herbicide Metabolism in Dicot Weeds with an Excised Leaf Assay

Måling Satser for Ukrudtsmiddel Metabolisme i tokimbladede Ukrudt med en udskåret Leaf Assay

In order to isolate and accurately determine rates of herbicide metabolism in an obligate-outcrossing dicot weed, waterhemp (Amaranthus tuberculatus), we ...

Modification and Application of a Leaf Blower-vac for Field Sampling of Arthropods

Ændring og anvendelse af en løvblæser-vac for Field Sampling af leddyr

Rice fields host a large diversity of arthropods, but investigating their population dynamics and interactions is challenging. Here we describe the ...

Visualizing Efficacy of Pesticides Against Disease Vector Mosquitoes in the Field

Visualisere effekten af pesticider mod sygdom vektor myg i feltet

Efficacy of public health pesticides targeting nuisance and disease-vector insects such as mosquitoes, sand flies, and filth-breeding flies is not uniform ...

Cereal Crop Ear Counting in Field Conditions Using Zenithal RGB Images

Korn afgrøde øre optælling i feltet betingelser ved hjælp af Zenithal RGB-billeder

Ear density, or the number of ears per square meter (ears/m2), is a central focus in many cereal crop breeding programs, such as wheat and barley, ...

Measurement of Aerosols Optical Thickness of the Atmosphere using the GLOBE Handheld Sun Photometer

Måling af Aerosols optiske tykkelse af atmosfæren ved hjælp af GLOBE handheld sol fotometer

Here, we describe the measurement of aerosol optical thickness using the GLOBE handheld sun photometer. Aerosol optical thickness (AOT) was measured at ...

Leaf Area Index Estimation Using Three Distinct Methods in Pure Deciduous Stands

Beregning af bladareal ved hjælp af tre forskellige metoder i rene løvfældende stande

Accurate estimations of leaf area index (LAI), defined as half of the total leaf surface area per unit of horizontal ground surface area, are crucial for ...

A Field Primer for Monitoring Benthic Ecosystems Using Structure-From-Motion Photogrammetry

En feltprimer til overvågning af bentiske økosystemer ved hjælp af struktur-fra-bevægelse-fotogrammetri

Structure-from-motion (SfM) photogrammetry is a technique used to generate three-dimensional (3D) reconstructions from a sequence of two-dimensional (2D) ...