キャノピーは、数多くの生物学的、物理的、化学的、および生態学的プロセスの場所です。それらのほとんどは、キャノピー構造¹の影響を受けます。したがって、正確で、迅速で、非破壊的で、かつ信頼性の高い、水文学、炭素および栄養サイクリング、および地球規模の気候変動^2、3を含む研究の広い範囲のために重要である。葉や針は大気と植生⁴との間の活発な界面を表すため、重要なキャノピー構造特性の1つは葉面積指数(LAI)5であり、個人の水平基面面積またはクラウン投影の単位当たりの緑葉表面積の2分の1または個体のリューズ投影として定義され^、m2/m2で表され、無^{次元の可変}6として^{、 7}.

多様な生態系における地上LAIとその長所と短所を推定するための様々な機器と方法論的アプローチは、すでに8、9、10、11、12、13、14、15を提示されています。LAI推定法には、直接的および間接的な2つのカテゴリがあります(詳細については、包括的なレビュー^{8、9、10、11、12}を参照)。主に森林スタンドで使用される地上ベースのLAI推定値は、直接のLAI決定の欠如のために間接的な光学法を用いて日常的に得られるが、それらは通常、時間のかかる、労働集約的で破壊的な方法^{9、10、12、16}を表している。また、間接光学法は、より容易に関連パラメータを測定することからLAIを導き出す(その時間要求と労働性の高い性質の観点から^)17、キャノピーの上下の入射照射との比率とキャノピーギャップ¹⁴の定量化などである。植物キャノピーアナライザも広く衛星LAIの検索を検証するために使用されている明らかです^18;したがって、LP 110 比較の標準と考えられてきました(採用された機器の詳細については、資料表を参照)。

LP 110は、最初に自作のシンプルな器械ALAI-02D¹⁹および後のLP 100²⁰の更新版として、植物キャノピー分析装置のための近い競争相手として開発された。間接的な光学方法の代表として、デバイスは、バブルレベルの代わりにデジタル傾斜計を使用し、より速く、より正確な測位と値の読み取りを可能にするセンサーとデータロガー間のケーブル接続を必要とせずに、手持ち型、軽量、バッテリー駆動です。さらに、デバイスは即座に読み出しを記録するように設計されました。したがって、LP110の場合、LP110の場合、プラントキャノピーアナライザより約1/3の短い時間見積もりが得られます。読み出しをコンピュータにエクスポートした後、そのデータは後続の処理に使用できます。デバイスは、LAI計算を行うLAIセンサーを使用して、青色の光の波長(すなわち、380-490^nm)21、22内の放射照度を記録します。LAIセンサーは、16°(Z軸)と112°(X軸)の視野を持つ不透明な制限キャップによってマスクされています(図1)。したがって、光透過率は、地面表面に垂直に保持されたデバイス(すなわち、天頂角0°)、または0°、16°、32°、48°および64°の5つの異なる角度で、キャノピー要素の傾きを推測することができるように注意することができます。

図1:LP 110の物理的特徴MENU キーを使用すると、ユーザーがディスプレイ全体を上下にシフトすることができ、SET ボタンは Enter キー (A) として機能します。異なる傾斜角下の天頂ビュー(サイドビューにより±8)と水平ビューは、植物キャノピーアナライザ(制限器によって修正)と同様にLP110〜112°(B)に固定されています。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

LAIセンサーの高感度、その視野の制限、内蔵のデジタル傾斜計、ボタンプレスなしで音で示される正しい位置での読み取り値の自動ロギングのために、新しい機器は狭い谷や広い森林道路での天蓋以上の測定値にも適しています。それに加えて、比較的高い再生の上に成熟したスタンド天蓋の定量化を可能にし、植物キャノピー分析装置より放射照度の値のより高い精度を達成する。さらに、LP 110の価格は植物キャノピー分析装置の約1/4に等しい。逆に、LP110の利用は、高密度(すなわち、7.88以上のスタンドレベルでの^LAIe)23 または草原としての非常に低い天蓋が限られている。

LP 110は2つの動作モード内で動作することができます:(i)単一センサーモードは、下の天蓋と参照測定値の両方(研究された天蓋の上または分析された植生の近くにある十分に広範囲にわたるクリアリング)を取り、同じ機器で撮影されたキャノピー以下の測定の前、後、または(ii)以下の読み取り用の最初の計測器を使用するデュアルセンサーモード 一方、2 番目の値は、通常の事前定義された時間間隔 (10 から 600 秒まで) 内で自動的に参照読み取り値を記録するために使用されます。LP 110は、上記の両方のモードの各キャノピー測定点の座標を記録するために、互換性のあるGPSデバイス( 材料表を参照)と一致させることができます。

有効リーフ面積指数(LAIe)24は、凝集指数効果を組み込み、調査した植生キャノピー²⁵の上下に撮影された太陽ビーム放射の測定値から導出することができる。したがって、次のLAIe計算では、透過率(t)は、キャノピー(I)の下に透過し、LP110装置で測定した植生_(Io)上の入射との両方の照射から計算されなければならない。

t = I / I₀ (1)

照射強度は植生キャノピーを通過するにつれて指数関数的に減少するため、LAIeはモンシとサエキ⁹によって変更されたビール・ランバート絶滅法^に従って計算することができます^。

LAIe = – ln (I / I₀₎x k^-1 (2),

ここで、kは絶滅係数です。絶滅係数は、既知のキャノピー要素傾斜およびビュー方向^9,12を持つ植生キャノピーにおける各要素の形状、方向、位置を反映する。k係数(式2参照)は、葉による放射吸収の吸収に依存し、キャノピー要素の形態学的パラメータ、空間配置、光学特性に基づいて植物種によって異なります。通常、絶滅係数は0.5^9,27前後で変動するため、異種キャノピーと均質な天蓋に対して、Lang et^{al. 28}によって提示される式2をわずかに異なる方法で単純化することができます。

異種の天蓋で

ライエ = 2 x | ln t|(3),

又は

均質な天蓋の中で

ライエ = 2 x |ln T|(4),

ここで、t:各下天蓋測定点での透過率、およびT:測定されたトランセクトまたはスタンド当たりの t値 の平均透過率である。

森林スタンドでは、実際のLAI値を得るために、29、30、31、32、33、34の撮影内の同化装置の凝集効果のために、LAIeをさらに修正する必要があります。

このプロトコルは、中央ヨーロッパの側流林の林の立ち位置の選択された例でLAIeを推定するためのLP 110光学装置の実用的な利用に専念している(サイト、構造、およびデンドロメトリック特性については 表2 および 表3 を参照)。この装置を用いた植生キャノピーにおけるLAIe推定は、光合成活性放射線およびキャノピーギャップ画分の透過率に関する広く使用されている光学法に基づいている。本論文は、新しいLP110光デバイスを用いてLAIe推定を行うための包括的なプロトコルを提供することを目的としている。