שערוך אינדקס אזור העלה באמצעות שלוש שיטות נפרדות בדוכנים נשירים טהור

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 פלקסים^{2,3, 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 בשוק^6,7,8,9. ניתן לקבץ שיטות מבוססות-קרקע לביצוע הערכה לאי לשתי קטגוריות עיקריות: (i) ישירות, ו-(ii) שיטות עקיפות^10,11,12. 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 עקיפה^6,7 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 מעמדים^11,21 (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-SLA^23,24. 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 שיטה^29,30,31,32. 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 נכונה^10,20,33.

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 העלווה^7,34. 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 (Ω_E)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 PCA^34,47. 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.