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 gjeld til Journal of Forest Science-redaksjonen for å oppmuntre og autorisere oss til å bruke de representative resultatene i denne protokollen fra artikkelen som er publisert der.
Forskningen ble finansielt støttet av Landbruksdepartementet i Tsjekkia, institusjonell støtte MZE-RO0118, National Agency of Agricultural Research (Prosjektnr. QK21020307) og EUs forsknings- og innovasjonsprogram Horizon 2020 (tilskuddsavtale nr. 952314).
Forfatterne takker også tre anonyme anmeldere for deres konstruktive kritikk, noe som forbedret manuskriptet. I tillegg, takk gå til Dusan Bartos, Alena Hvezdova, og Tomas Petr for å hjelpe med feltmålinger og Photon Systems Instruments Ltd. selskap for deres samarbeid og tilby enhetsbilder.

MERK: Før du begynner å ta planlagte feltmålinger, må du lade batteriet på LP 110-enheten tilstrekkelig. Koble instrumentet (USB-kontakten, se figur 1) og datamaskinen via den tilkoblede kabelen. Batteristatus vises i venstre øvre hjørne av enhetsdisplayet.
1. Kalibrering før måling
MERK: For LP 110 må du utføre en mørk kalibrering av LAI-sensoren og innebygde hellingsmålerkalibreringer før du starter hver feltmålingskampan...

<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>

Hva er forskjellene mellom LP 110 som en nylig presentert enhet for å estimere LAI (eller ta PAR-intensitetsmålinger) og LAI-2200 PCA som en forbedret versjon av den forrige standard LAI-2000 PCA for å estimere LAI via en indirekte metode? Utover at prisen er omtrent firedoblet høyere for Plant Canopy Analyzer sammenlignet med LP 110, kan antall utgangsparametere, måleforhold, metodologiske tilnærminger og muligheter for å estimere LAI for forskjellige baldakiner, nøyaktighet av resultater, etc., sammenlignes.</p...

Baldakinene er loci av mange biologiske, fysiske, kjemiske og økologiske prosesser. De fleste av dem påvirkes av baldakinstrukturer1. Derfor er nøyaktig, rask, ikke-destruktiv og pålitelig in situ vegetasjonskanin kvantifisering avgjørende for et bredt spekter av studier som involverer hydrologi, karbon- og næringssykling og globale klimaendringer2,3. Siden blader eller nåler representerer et aktivt grensesnitt mellom atmosfæren og vegetasjonen4, er en av de kritiske baldakinstrukturelle egenskapene bladområdeindeks (LAI)5, definert som halvparten av det totale grønne bladoverflatearealet per enhet av horisontalt bakkeoverflateområde eller kroneprojeksjon for enkeltpersoner, uttrykt i m2 per m2 som en dimensjonsløs variabel6, 7.
Ulike instrumenter og metodologiske tilnærminger for å estimere terrestrisk LAI og deres fordeler og ulemper i forskjellige økosystemer har allerede blitt presentert8,9,10,11,12,13,14,15. Det finnes to hovedkategorier av LAI-estimeringsmetoder: direkte og indirekte (se omfattende gjennomganger8,9,10,11,12 for mer informasjon). Hovedsakelig brukt i skogstativer, oppnås bakkebaserte LAI-estimater rutinemessig ved hjelp av indirekte optiske metoder på grunn av mangel på direkte LAI-bestemmelse, men de representerte vanligvis en tidkrevende, arbeidsintensiv og destruktiv metode9,10,12,16. Videre henter indirekte optiske metoder LAI fra lettere å måle relaterte parametere (fra synspunktet av sin tidkrevende og arbeidskrevende natur)17, for eksempel forholdet mellom hendelsesbestråling over og under baldakinen og kvantifiseringen av baldakinhull14. Det er tydelig at Plant Canopy Analyzers også har blitt mye brukt til å validere satellitt LAI-gjenfinninger18; Derfor har det blitt ansett som en standard for LP 110 sammenligning (se Materialfortegnelser for mer informasjon om anvendte instrumenter).
LP 110, som en oppdatert versjon av opprinnelig selvlagde enkle instrument ALAI-02D19 og senere LP 10020, ble utviklet som en nær konkurrent for Plant Canopy Analyzers. Som representant for indirekte optiske metoder er enheten håndholdt, lett, batteridrevet, uten behov for kabelforbindelse mellom sensoren og dataloggeren som bruker et digitalt inklinometer i stedet for et boblenivå og muliggjør raskere og mer nøyaktig posisjonering og verdiavlesning. I tillegg ble enheten designet for å notere umiddelbare avlesninger. Dermed er tidsestimatet som trengs for å samle inn data i feltet kortere for LP 110 enn Plant Canopy Analyzer med omtrent 1/3. Når du har eksportert avlesninger til en datamaskin, er dataene tilgjengelige for senere behandling. Enheten registrerer bestråling i bølgelengdene med blått lys (dvs. 380-490 nm)21,22 ved hjelp av en LAI-sensor for å foreta en LAI-beregning. LAI-sensoren er maskert av en ugjennomsiktig begrensningshette med 16° (Z-akse) og 112° (X-akse) synsfelt (figur 1). Dermed kan lysoverføring noteres ved hjelp av enheten som holdes enten vinkelrett på bakken (dvs. senitvinkel 0°), eller i fem forskjellige vinkler på 0°, 16°, 32°, 48° og 64° for også å kunne utlede baldakinelementers tilbøyelighet.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62802/62802fig01.jpg"> Figur 1: Fysiske egenskaper ved LP 110. MENY-tasten gjør det mulig for brukeren å skifte opp og ned gjennom hele skjermen, og SET -knappen fungerer som Enter -tasten (A). Senitvisningen under forskjellige hellingsvinkler (±8 på grunn av sidevisningen) og den horisontale visningen er festet for LP 110 til 112° (B) på samme måte som Plant Canopy Analyzer (modifisert av restriksjoner). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62802/62802fig01large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.</a>
På grunn av den høyere følsomheten til LAI-sensoren, det begrensede synsfeltet, innebygd digitalt hellingsmåler, automatisk logging av leseverdier i riktig posisjon indikert av lyd uten knappetrykk, er det nye instrumentet også egnet for overtaksavlesninger i smale daler eller til og med på bredere skogsveier for å måle et bredt spekter av himmelforhold. Dessuten muliggjør det kvantifisering av modne stativtak over den relativt høye regenereringen, og den oppnår høyere nøyaktighet av bestrålingsverdier enn Plant Canopy Analyzer. Videre tilsvarer prisen på LP 110 ca 1/4 av Plant Canopy Analyzer. Motsatt er bruken av LP 110 i tett (dvs. LAIe på standnivå over 7,88)23 eller svært lave baldakitter som gressletter begrenset.
LP 110 kan fungere i to driftsmoduser: (i) en enkelt sensormodus som tar både undertak og referanseavlesninger (over den studerte baldakinen eller i en tilstrekkelig utbredt rydding som ligger i nærheten av den analyserte vegetasjonen) utført før, etter eller under undertaksmålinger tatt med samme instrument og (ii) en dobbel sensormodus ved hjelp av det første instrumentet for å ta under-baldakinavlesninger, mens den andre brukes til automatisk logging av referanseavlesninger innenfor et regelmessig forhåndsdefinert tidsintervall (fra 10 til 600 s). LP 110 kan matches med en kompatibel GPS-enhet (se Materialfortegnelse) for å registrere koordinatene til hvert undertaksmålpunkt for begge modusene nevnt ovenfor.
Den effektive bladområdeindeksen (LAIe)24 inkorporerer klumpeindekseffekten og kan avledes fra målinger av solstrålebestråling tatt over og under den studerte vegetasjonsmarkisen25. For følgende LAIe-beregning må derfor overføring (t) beregnes fra bestråling både som overføres under kalesial (I) og hendelse over vegetasjonen (Io) målt av LP 110-enheten.
t = I / I0 (1)
Siden bestrålingsintensiteten eksponentielt avtar når den passerer gjennom et vegetasjonstak, kan LAIe beregnes i henhold til Beer-Lambert utryddelsesloven modifisert av Monsi og Saeki9,26
LAIe = - ln (I / I0) x k-1 (2),
Hvor, k er utryddelseskoeffisienten. Utryddelseskoeffisienten gjenspeiler hvert elements form, orientering og posisjon i vegetasjonstaket med den kjente baldakinelementhelingen og visningsretningen9,12. K-koeffisienten (se ligning 2) avhenger av absorpsjonen av bestråling ved løvverk, og den varierer blant plantearter basert på de morfologiske parametrene til baldakinelementer, deres romlige arrangement og optiske egenskaper. Siden utryddelseskoeffisienten vanligvis svinger rundt 0,59,27, kan ligning 2 forenkles som presentert av Lang et al.28 på en litt annen måte for heterogene og homogene baldakiker:
I en heterogen baldakin
LAIe = 2 x | <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62802/62802eq01.jpg"> I alt| (3),
eller
I en homogen baldakin
LAIe = 2 x |ln T| (4),
Hvor, t: er overføring på hvert under-baldakin målepunkt, og T: er gjennomsnittlig overføring av alle t verdier per målt transekt eller stativ.
I skogstativer må LAIe korrigeres ytterligere på grunn av en klumpende effekt av assimileringsapparatet i skuddene29,30,31,32,33,34 for å oppnå den faktiske LAI-verdien.
Protokollen er viet til praktisk utnyttelse av LP 110 optisk enhet for estimering av LAIe i et valgt eksempel på sentraleuropeiske nåletreskogstativer (se tabell 2 og tabell 3 for området, strukturelle og dendrometriske egenskaper). LAIe-estimering i et vegetasjonstak ved hjelp av denne enheten er basert på en mye brukt optisk metode relatert til overføring av fotosyntetisk aktiv stråling og baldakin gapfraksjon. Artikkelen tar sikte på å gi en omfattende protokoll for å utføre LAIe-estimering ved hjelp av den nye LP 110 optiske enheten.

<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 essensiell baldakinvariabel som beskriver mengden løvverk i et økosystem. Parameteren fungerer som grensesnittet mellom grønne komponenter av planter og atmosfæren, og mange fysiologiske prosesser forekommer der, først og fremst fotosyntetisk opptak, åndedrett og transpirasjon. LAI er også en inngangsparameter for mange modeller som involverer karbon, vann og energisyklusen. Videre fungerer bakkebaserte in situ-målinger som kalibreringsmetode for LAI hentet fra fjernmålingsprodukter. Derfor er enkle indirekte optiske metoder nødvendige for å gjøre presise og raske LAI-estimater. Den metodologiske tilnærmingen, fordelene, kontroversene og fremtidige perspektivene til den nyutviklede LP 110 optiske enheten basert på forholdet mellom stråling som overføres gjennom vegetasjonstaket og baldakinhullene ble diskutert i protokollen. Videre ble instrumentet sammenlignet med verdensstandarden LAI-2200 Plant Canopy Analyzer. LP 110 muliggjør raskere og enklere behandling av data som er samlet inn i feltet, og det er rimeligere enn Plant Canopy Analyzer. Det nye instrumentet er preget av brukervennlighet for både over- og undertaksavlesninger på grunn av større sensorfølsomhet, innebygd digitalt hellingsmåler og automatisk logging av avlesninger i riktig posisjon. Derfor er den håndholdte LP 110-enheten en egnet gadget for å utføre LAI-estimering i skogbruk, økologi, hagebruk og landbruk basert på de representative resultatene. Videre gjør den samme enheten det også mulig for brukeren å ta nøyaktige målinger av hendelsen fotosyntetisk aktiv stråling (PAR) intensitet.

Den romlige strukturen oppnådd fra begge testede enheter var åpenbart forskjellig i alle studerte tomter, det vil si tynnet ovenfra (A), tynnet nedenfra (B) og en kontroll uten silvicultural intervensjon (C; se tabell 2 for mer informasjon). På standnivå ble lignende forskjeller i LAI-verdier hentet fra LP 110 og Plant Canopy Analyzer bekreftet mellom tynne tomter med forskjellige tettheter (A vs.B) ved hjelp av ANOVA og Tukeys test. For Plant Canopy Analyzer ble det observert betydelig høyere LAI-v...

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

Rask og presis estimering av bladområdeindeks (LAI) i terrestriske økosystemer er avgjørende for et bredt spekter av økologiske studier og kalibrering av fjernmålingsprodukter. Presentert her er protokollen for bruk av den nye LP 110 optiske enheten for å ta bakkebaserte in situ LAI-målinger.

Feltmåling av effektiv bladområdeindeks ved hjelp av optisk enhet i vegetasjonstak

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 protokollen introduserer den nylig utviklede enheten LaiPen LP 110 for estimering av bladområdeindeks ved indirekte optisk metode, og sammenligner den med standard LAI-2200 Plant Canopy Analyzer. Den nye enheten tar lett over og under baldakinavlesninger, på grunn av sin større følelse av følsomhet, innebygd digitalt hellingsmåler og automatisk logging av avlesninger i riktig posisjon. Også driftskontroll er intuitivt.Håndboken er nødvendig. For forberedelse av måledesign anbefales en kort planlagt baldakinstrukturundersøkelse før målingen til operatøren. Begynn med å slå på begge instrumentene ved å holde inne Set-tasten i minst ett sekund.Finn innstillinger i hovedmenyen ved å trykke gjentatte ganger på menyknappen og stille inn gjeldende dato og klokkeslett for begge instrumentene ved å trykke på Set, Time, Set. Velg deretter Retur og hold inne Set-tasten for å gå tilbake til hovedmenyen. Sett deretter begge instrumentene i en enkelt vinkelmålingsmodus.Velg Innstillinger som holder inne Innstilling-tasten, og trykk vinkler, angi, enkel og bekreft med menytasten. Velg Gå tilbake, og hold nede Angi-tasten for å gå tilbake til hovedmenyen. Etter kalibrering av både LAI-sensoren og det innebygde hellingsmåleren kalibrerer du både LP 110-enheter, instrument én og instrument to med hverandre.Velg Innstillinger i hovedmenyen ved å trykke på Set-tasten, velge LAI-kalibrering og trykke på Set-knappen. Hold deretter begge enhetene i et horisontalt plan i vertikal posisjon, og juster den konstante verdien merket som C på displayet ved å trykke gjentatte ganger på Set-tasten på instrument én for å oppnå de samme verdiene som vist på enhetens skjerm på instrument to. Trykk deretter på Meny-knappen og gå tilbake til hovedmenyen.Fest instrumentet en vertikalt til et stativ plassert i et åpent område eller over det studerte baldakinen. Oppnå både over og under baldakinavlesninger under konstante lysforhold med standard overskyet før soloppgang eller etter solnedgang, for å unngå å oppnå feil bestrålingsverdier. Velg først Innstillinger i hovedmenyen, og velg deretter Automatisk intervall ved å trykke på Angi-tasten.Deretter trykker du gjentatte ganger på Angi-tasten og holder deretter inne Meny-knappen for å velge ønsket intervall for automatisk logging av referanseverdier fra 10 til 600 sekunder. Still inn et kortere tidsintervall hvis lysforholdene endrer seg raskt. Trykk menytasten, velg Retur, og hold inne Angi-knappen for å gå tilbake til hovedmenyen.Trykk deretter gjentatte ganger på menyknappen og hold inne Angi-tasten for å velge måling på nytt i hovedmenyen. Velg deretter Auto LAI Ref ved å trykke på Set-tasten for å søke etter riktig LAI-sensorposisjon. Kontroller displayet, vipp instrumentet både til venstre og høyre, og fremover og bakover.Når du har nådd zenith-vinkelen definert av X- og Z-akser med null eller mindre enn verdien fem, fikser du enheten godt i ønsket posisjon som er nevnt ovenfor, og deretter trykker du på Set-tasten. Hvis du vil begynne å måle den overførte bestrålingen under vegetasjonstaket ved hjelp av instrument to, velger du Måling i hovedmenyen. Trykk på Set-tasten og velg LAI.Hold instrumentets orientering to som instrument 1. Trykk på Set-tasten for å aktivere modusen for vår overførte bestrålingsmåling under kalesialen. Trykk på Set-tasten igjen for å oppnå verdien av overført bestråling under kalesjen, og avtrekk både det innebygde hellingsmåleren og lydindikatoren som tjener til å finne riktig LAI-sensorposisjon.Hold deretter enheten vinkelrett på bakketjenesten for å være LAI-sensoren som peker opp mot senit. Kontroller displayet, vipp instrumentet både til venstre og høyre, og fremover og bakover. Alle under baldakinavlesninger innhentes automatisk og lagres umiddelbart når zenith-vinkelen definert av både X- og Z-aksene når null eller mindre enn fem.Pipetonen stopper. Fortsett med å ta ytterligere målinger av overført bestråling som er under baldakinavlesninger, ved å følge trinnene for tidligere under baldakinavlesninger nevnt ovenfor. Etter å ha tatt målingene nedenfor ved hjelp av instrument to, trykker du på Meny-knappen og menytasten gjentatte ganger til Retur er valgt for å gå tilbake til hovedmenyen, og deretter trykker du på Still inn-knappen.Dataene lagres i instrumentets minne etter hver lesing. Hold menyknappen i minst ett sekund for å slå av enheten på en sikker måte uten å slette data. For Plant Canopy Analyzer ble det observert betydelig høyere LAI-verdier i kontrollplottet, uten silvicultural intervensjon i de tynne.For LP 110 var bladområdeindeksen ikke signifikant forskjellig i C- og B-behandlingene. For LP 110 ble det funnet en betydelig forskjell i bladområdeindeksverdier mellom C- og A-plottene. Generelt gikk bladområdeindeksen betydelig ned etter anvendt tynningsbehandling i den studerte holdningen.Bladområdeindeksverdiene som registreres ved hjelp av LP 110 og Plant Canopy Analyzer for hver tynningsbehandling i ren Norge granstang, har romlig variasjon. Lineær regresjon ble utført for alle bladområdeindeksdata målt på et bestemt punktnivå ved hjelp av LP 110 og Plant Canopy Analyzer. Sørg for måling under egnede synoptiske forhold, bruk tilstrekkelig stort åpent område for referanseavlesninger, og reflekter stativets heterogenitet og måledesign for under baldakinavlesninger.Siden sendere kan registreres i forskjellige sensorvisningshelgingsvinkler, kan vinkelretningen for baldakinelementer beregnes. Hvis baldakinlagbredden er kjent, kan også bladområdets tetthet utledes.

Research

JoVE Journal

Environment

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

Integrert Feltet Lysimetry og Porewater Prøvetaking for Evaluation of Chemical mobilitet i jordsmonn og Etablert Vegetasjon

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 av klimagass Flux fra jordbruksjord bruke statiske 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

Endring av Bank Erosjon Hazard Index (Behi) Protokoll for Rapid Assessment of Streambank Erosjon i Northeastern 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 Utbredelsen av ugressmiddel Metabolism i dicot Weeds med et utskåret Leaf analysen

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

Modifikasjon og anvendelse av en løvblåser-vac for Feltet Prøvetaking av 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 av plantevernmidler mot sykdom vektor Mosquitoes innen

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 beskjære øret telling i feltet betingelser ved hjelp av Zenithal RGB-bilder

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 av aerosoler optisk tykkelse av atmosfæren ved hjelp av GLOBE håndholdt Søn 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

Leaf Area index estimering bruke tre distinkte metoder i Pure løvskog stands

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 for overvåking av bunnøkosystemer ved hjelp av struktur-fra-bevegelse fotogrammetri

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