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 klimaendringer^2,3. 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 variabel^{6, 7}.

Ulike instrumenter og metodologiske tilnærminger for å estimere terrestrisk LAI og deres fordeler og ulemper i forskjellige økosystemer har allerede blitt presentert^{8,9,10,11,12,13,14,15}. Det finnes to hovedkategorier av LAI-estimeringsmetoder: direkte og indirekte (se omfattende gjennomganger^8,9,10,11,12 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 metode^9,10,12,16. 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.

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). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

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 (I_o) 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 Saeki^9,26

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 visningsretningen^9,12. 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 0,5^9,27, 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 | 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 skuddene^{29,30,31,32,33,34} 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.