Жапырақ аймағының индексі - Leaf area index

Жапырақ аймағының индексі (LAI) Бұл өлшемсіз шама өсімдікті сипаттайтын шатырлар. Ол жер бетінің бірлігіне бір жақты жасыл жапырақтар аймағы ретінде анықталады (LAI = жапырақ ауданы / жер ауданы, м² / м²) жапырақ шатырлар.^[1] Жылы қылқан жапырақты ағаштар, LAI үшін үш анықтама қолданылды:

Жер бетінің бірлігіне шаққандағы иненің жалпы ауданының жартысы ^[2]
Жер учаскесінің бірлігіне жобаланған (немесе кең жапырақты қалқандар анықтамасына сәйкес, бір жақты) иненің ауданы
Жер бірлігіне шаққандағы иненің беткі ауданы ^[3]

«Жалпы жапырақтың жартысы» анықтамасы газ алмасу сияқты биологиялық процестерге қатысты, ал «жобаланған жапырақ ауданы» анықтамасы ескерілмеді, өйткені белгілі бір бағыттағы проекция басқа бағытта жапырақтары тегіс болмаған кезде өзгеруі мүмкін, қалың немесе 3D пішінді. Сонымен қатар, «жер бетінің ауданы» көлбеу бетіндегі LAI-ны нақтылау үшін «көлденең жер бетінің ауданы» ретінде анықталады. «Көлденең жер бетінің бірлігіне шаққандағы жапырақтың жалпы ауданының жартысы» анықтамасы барлық жапырақтар мен тегіс немесе көлбеу беттерге жарамды.^[4]

Түсіндіру және қолдану

LAI - бұл жердің бірлігіне келетін жапырақтардың жалпы ауданы және өсімдіктер ұстап алатын жарық мөлшерімен тікелей байланысты өлшем. Бұл фотосинтетикалық болжау үшін қолданылатын маңызды айнымалы алғашқы өндіріс, буландыру және сілтеме құралы ретінде егін өсу. Осылайша, LAI маңызды рөл атқарады теориялық өндірістік экология. LAI мен жарықтың ұстап қалуы арасындағы бастапқы эксплуатациялық жылдамдыққа сызықтық пропорционалды болатын кері экспоненциалды байланыс орнатылды:^{[дәйексөз қажет ]}^[5]^[6]

{ displaystyle P = P _ { max} сол жақ (1-e ^ {- c cdot LAI} оң)}

қайда P_макс максимумды белгілейді алғашқы өндіріс және ${ displaystyle c}$ дақылға тән өсімді белгілейді коэффициент. Бұл кері экспоненциалды функция деп аталады негізгі өндірістік функция.

LAI 0-ден (жалаңаш жер) 10-нан (тығыз қылқан жапырақты ормандар) дейін.^[7]

LAI анықтау

LAI-ді тікелей қабылдау арқылы анықтауға болады статистикалық маңызды үлгі жапырақтары а өсімдік шатыры, үлгінің учаскесіндегі жапырақтың ауданын өлшеу және оны жер учаскесінің учаскесіне бөлу. Жанама әдістер шатырлы геометрияны немесе жарықтың сөнуін өлшейді және оны LAI-мен байланыстырады.^[8]

Тікелей әдістер

Тікелей әдістерді оңай қолдануға болады жапырақты жапырақтар құлау кезінде жапырақтарды жинау арқылы, шатырдың астында таралған белгілі бір аумақтың қақпанында. Жиналған жапырақтардың ауданын өлшеуіштің көмегімен өлшеуге болады кескін сканері және суреттерді талдау бағдарламалық жасақтамасы (ImageJ) және мобильді қосымшалар (Leafscan, Петиол, Оңай жапырақты аймақ ). Одан кейін өлшенген жапырақ аумағын қақпақтардың ауданына бөліп LAI алуға болады. Сонымен қатар, жапырақтың аумағын жиналған жапырақтардың кіші үлгісінде өлшеуге және жапырақтың құрғақ массасымен байланыстыруға болады (мысалы Жапырақтың нақты аймағы, SLA см²/ ж). Осылайша барлық жапырақтардың ауданын бір-бірлеп өлшеу қажет емес, жиналған жапырақтарды кептіруден кейін өлшеңіз (60-80 ° C температурада 48 с). Жапырақтың құрғақ массасы нақты парақ аймағы жапырақ аймағына айналады.
Ішіндегі тікелей әдістер мәңгі жасыл түрлері міндетті түрде жойғыш болып табылады. Дегенмен, олар өсімдіктер мен жайылымдарда өсімдік жамылғысын жинау және белгілі бір жер бетінің аумағында жапырақ көлемін өлшеу арқылы кеңінен қолданылады. Мұндай деструктивті техниканы табиғи экожүйелерде, әсіресе ормандарда қолдану өте қиын (және этикаға да сәйкес келмейді). мәңгі жасыл ағаш түрлері. Орманшылар жапырақ аумағын анықтайтын әдістемелер жасады мәңгі жасыл арқылы ормандар аллометриялық қатынастар.
LAI-ді бағалаудың тікелей әдістерінің қиындықтары мен шектеулеріне байланысты, олар негізінен қолдану оңай және тез болатын жанама әдістерге сілтеме ретінде қолданылады.

Жанама әдістер

A жарты шар тәрізді фотосурет туралы орман шатыры. Шатыр қалашығының ауданының қатынасы аспан LAI жуықтау үшін қолданылады.

LAI бағалаудың жанама әдістері орнында екі санатқа бөлуге болады:

жанама контактілі LAI өлшемдері, мысалы сызық сызықтары және көлбеу нүктелік квадраттар^{[дәйексөз қажет ]}
жанама жанаспайтын өлшемдер

Бірінші әдіспен байланысты субъективтілік пен еңбекке байланысты жанама жанаспайтын өлшеулерге басымдық беріледі. Сияқты байланыссыз LAI құралдары, мысалы жарты шар тәрізді фотография, Delta-T құрылғыларынан алынған Hemiview өсімдік шатырлы анализаторы, CI-110 өсімдік шатырлы анализаторы [1] бастап CID Bio-Science, LAI-2200 Өсімдіктің шатырлы анализаторы [2] бастап LI-COR биоқылымдары және LP-80 LAI цептометрі [3] бастап Decagon құрылғылар, LAI-ді бұзбайтын әдіспен өлшеңіз. Жарты сфералық фотография әдістер LAI және басқа құрылым құрылымының атрибуттарын жоғары қарай талдаудан бағалайды балық көзі өсімдік шатырының астында түсірілген фотосуреттер. LAI-2200 кең бұрышты оптикалық датчикпен жасалған күн сәулесінің өлшемдерінен LAI және басқа шатыр құрылымының атрибуттарын есептейді. Шатырдың үстінде және астында жүргізілген өлшеулер панельдік жарықтың бес бұрышта ұсталуын анықтау үшін қолданылады, олардан LAI вегетативті шатырлардағы сәуле беру моделі арқылы есептеледі. LP-80 LAI-ді шатырдың үстіндегі және жер деңгейіндегі жарық деңгейлері арасындағы айырмашылықты өлшеу және жапырақ бұрышының таралуы, күннің зениттік бұрышы және өсімдіктердің сөну коэффициенті факторы арқылы есептейді. LAI басқа айнымалыларды бақылаулар негізінде есептелетін жанама әдістер (шатыр геометриясы, жарықтың түсуі, жапырақтың ұзындығы мен ені,^[9] т.б.) әдетте тезірек, автоматтандыруға ыңғайлы және осылайша кеңістіктегі үлгілерді алуға мүмкіндік береді. Ыңғайлы болу үшін тікелей (деструктивті) әдістермен салыстырғанда, бұл құралдар маңызды бола түсуде.

Әдістердің кемшіліктері

Тікелей әдістің жетіспеушілігі - бұл жойқын, көп уақытты қажет ететін және қымбат, әсіресе зерттеу алаңы өте үлкен болса.

Жанама әдістің кемшілігі - кейбір жағдайларда ол өте тығыз шатырларда LAI мәнін төмендете алады, өйткені ол бір-бірінде жатқан жапырақтарды есепке алмайды және мәні бойынша теориялық LAI модельдеріне сәйкес бір жапырақ рөлін атқарады.^[10] Шатырлар ішіндегі кездейсоқтықты білмеу LAI-ді 25% -ке дейін төмендетуге әкелуі мүмкін, жанама әдіске жол ұзындығын бөлуді енгізу LAI-дің өлшеу дәлдігін жақсарта алады.^[11]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

^ Уотсон, Дж. (1947). «Дала дақылдарының өсуіне салыстырмалы физиологиялық зерттеулер: I. Түрлер мен сорттар арасындағы және жылдар арасындағы және жылдар арасындағы таза ассимиляция жылдамдығы мен жапырақтарының өзгеруі». Ботаника шежіресі. 11: 41–76. дои:10.1093 / oxfordjournals.aob.a083148.
^ Чен Дж .; Қара, Т.А. (1992). «Жалпақ емес жапырақтар үшін жапырақтың аудан индексін анықтау». Ауыл шаруашылығы және орман метеорологиясы. 57: 1–12. дои:10.1016 / 0168-1923 (91) 90074-з.
^ ГОЛЬС, ГЕНРИ Л .; ФИЦ, ФРАНКЛИН К .; ЕСКЕРТУ, Р.Х. (1976). «Батыс Орегон каскадтарындағы ескі-орман қауымдастықтарымен байланысты жапырақтардың айырмашылықтары». Канадалық орманды зерттеу журналы. 6 (1): 49–57. дои:10.1139 / x76-007.
^ Ян, Дж .; Ху, Р.Х .; Луо, Дж. Х .; Мари, В .; Цзян, Х.Л .; Му, X.Х .; Xie, D.H .; Чжан, В.М. (2019). «Жапырақ аумағының индексін жанама оптикалық өлшеуге шолу: соңғы жетістіктер, қиындықтар және перспективалар». Ауыл шаруашылығы және орман метеорологиясы. 265: 390–411. дои:10.1016 / j.agrformet.2018.11.033.
^ Фирман, Д.М. және Э.Дж. Аллен. «Картоптағы жарық қабылдау, жер жамылғысы және жапырақты аймақ индексі арасындағы байланыс». Ауыл шаруашылығы ғылымдарының журналы 113, жоқ. 3 (желтоқсан 1989): 355-59. https://doi.org/10.1017/S0021859600070040. https://www.niab.com/uploads/files/Light_interception_ground_cover_LAI_Firman_Allen_1989.pdf
^ Аснер, Григорий П, Джонатан М О Скорлок және Джеффри А Хикк. «Жапырақ аймағының индексін бақылаудың ғаламдық синтезі: экологиялық және қашықтықтан зондтаудың салдары». Ғаламдық экология, 2003, 15. http://www2.geog.ucl.ac.uk/~mdisney/teaching/teachingNEW/GMES/LAI_GLOBAL_RS.pdf
^ Иио, Атсухиро; Хикосака, Коуки; Антен, Нильс П.Р .; Накагава, Ёшиаки; Ито, Акихико (2014). «Ағаш түрлеріндегі далалық бақыланатын жапырақтар аумағының индексінің климатқа тәуелділігі: жүйелік шолу». Жаһандық экология және биогеография. 23 (3): 274–285. дои:10.1111 / geb.12133. ISSN 1466-8238.
^ Breda, N (2003). «Жапырақ аумағының индексін жердегі өлшеу: әдістерге, құралдарға және қазіргі кездегі қайшылықтарға шолу». Тәжірибелік ботаника журналы. 54 (392): 2403–2417. дои:10.1093 / jxb / erg263.
^ Бланко, Ф.Ф .; Фолегатти, М.В. (2003). «Қияр мен қызанақ өсімдіктерінің жапырақтары индексін бағалаудың жаңа әдісі». Horticultura Brasileira. 21 (4): 666–669. дои:10.1590 / S0102-05362003000400019.
^ Вильгельм, В.В .; Руэ, К .; Шлеммер, МР (2000). «Жүгері шатырындағы жапырақтың үш индексі метрін салыстыру». Өсімдік ғылымы. 40 (4): 1179–1183. дои:10.2135 / cropsci2000.4041179x.
^ Ху, Ронхай; Ян, Гуанджян; Му, Сихан; Луо, Джингхуй (2014). «Жол ұзындығын үлестіру негізінде жапырақ ауданы индексін жанама өлшеу». Қоршаған ортаны қашықтықтан зондтау. 155: 239–247. дои:10.1016 / j.rse.2014.08.032.

Ескертулер

Тұрақты жағдайда өсірілген ақ беде өндіріс жылдамдығы үшін оңтайлы жапырақты аймақ индексінің болмауы
Заң, Б.Е., Т.Аркебауэр, Дж.Л.Кэмпбелл, Дж.Чен, О.Сун, М.Шварц, C. ван Инген, С.Верма. 2008 ж. Көміртекті құрлықта бақылау: өсімдік жамылғысы сынамаларын алу және мәліметтер беру хаттамалары. 55-есеп, Жердегі дүниежүзілік бақылау жүйесі. ФАО, Рим. 87 бет.
Гайсен университетінің LAI анықтамасы, Германия

[1] Уотсон, Дж. (1947). «Дала дақылдарының өсуіне салыстырмалы физиологиялық зерттеулер: I. Түрлер мен сорттар арасындағы және жылдар арасындағы және жылдар арасындағы таза ассимиляция жылдамдығы мен жапырақтарының өзгеруі». Ботаника шежіресі. 11: 41–76. дои:10.1093 / oxfordjournals.aob.a083148.

[2] Чен Дж .; Қара, Т.А. (1992). «Жалпақ емес жапырақтар үшін жапырақтың аудан индексін анықтау». Ауыл шаруашылығы және орман метеорологиясы. 57: 1–12. дои:10.1016 / 0168-1923 (91) 90074-з.

[3] ГОЛЬС, ГЕНРИ Л .; ФИЦ, ФРАНКЛИН К .; ЕСКЕРТУ, Р.Х. (1976). «Батыс Орегон каскадтарындағы ескі-орман қауымдастықтарымен байланысты жапырақтардың айырмашылықтары». Канадалық орманды зерттеу журналы. 6 (1): 49–57. дои:10.1139 / x76-007.

[4] Ян, Дж .; Ху, Р.Х .; Луо, Дж. Х .; Мари, В .; Цзян, Х.Л .; Му, X.Х .; Xie, D.H .; Чжан, В.М. (2019). «Жапырақ аумағының индексін жанама оптикалық өлшеуге шолу: соңғы жетістіктер, қиындықтар және перспективалар». Ауыл шаруашылығы және орман метеорологиясы. 265: 390–411. дои:10.1016 / j.agrformet.2018.11.033.

[5] Фирман, Д.М. және Э.Дж. Аллен. «Картоптағы жарық қабылдау, жер жамылғысы және жапырақты аймақ индексі арасындағы байланыс». Ауыл шаруашылығы ғылымдарының журналы 113, жоқ. 3 (желтоқсан 1989): 355-59. https://doi.org/10.1017/S0021859600070040. https://www.niab.com/uploads/files/Light_interception_ground_cover_LAI_Firman_Allen_1989.pdf

[6] Аснер, Григорий П, Джонатан М О Скорлок және Джеффри А Хикк. «Жапырақ аймағының индексін бақылаудың ғаламдық синтезі: экологиялық және қашықтықтан зондтаудың салдары». Ғаламдық экология, 2003, 15. http://www2.geog.ucl.ac.uk/~mdisney/teaching/teachingNEW/GMES/LAI_GLOBAL_RS.pdf

[7] Иио, Атсухиро; Хикосака, Коуки; Антен, Нильс П.Р .; Накагава, Ёшиаки; Ито, Акихико (2014). «Ағаш түрлеріндегі далалық бақыланатын жапырақтар аумағының индексінің климатқа тәуелділігі: жүйелік шолу». Жаһандық экология және биогеография. 23 (3): 274–285. дои:10.1111 / geb.12133. ISSN 1466-8238.

[8] Breda, N (2003). «Жапырақ аумағының индексін жердегі өлшеу: әдістерге, құралдарға және қазіргі кездегі қайшылықтарға шолу». Тәжірибелік ботаника журналы. 54 (392): 2403–2417. дои:10.1093 / jxb / erg263.

[9] Бланко, Ф.Ф .; Фолегатти, М.В. (2003). «Қияр мен қызанақ өсімдіктерінің жапырақтары индексін бағалаудың жаңа әдісі». Horticultura Brasileira. 21 (4): 666–669. дои:10.1590 / S0102-05362003000400019.

[10] Вильгельм, В.В .; Руэ, К .; Шлеммер, МР (2000). «Жүгері шатырындағы жапырақтың үш индексі метрін салыстыру». Өсімдік ғылымы. 40 (4): 1179–1183. дои:10.2135 / cropsci2000.4041179x.

[11] Ху, Ронхай; Ян, Гуанджян; Му, Сихан; Луо, Джингхуй (2014). «Жол ұзындығын үлестіру негізінде жапырақ ауданы индексін жанама өлшеу». Қоршаған ортаны қашықтықтан зондтау. 155: 239–247. дои:10.1016 / j.rse.2014.08.032.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]