叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)是单位土地面积上植物的总叶面积,叶面积指数越大,叶片交错重叠程度越大。它是极其重要的植被特征,因为生态系统的能量流动中,光能主要是靠植物叶片吸收转化,而在较大尺度上表征对光能吸收的一个重要的生物学指标就是LAI,它直接与光能捕获效率有关。叶面积指数能直接反映出在多样化尺度的植物冠层中的能量、CO2及物质循环。它也与许多生态过程有直接相关,例如蒸散量,土壤水分平衡,树冠层光量的截取,地上部净初生产力,总净初生产力等等。故了解林分叶面积指数将为我们所需面临的重大课题。(林分,指内部特征大体一致而与邻近地段有明显区别的一片林子。一个林区的森林,可以根据树种的组成、森林起源、林相、林龄、疏密度、林型等因子的不同,划分成不同的林分。不同的林分,常要求采取不同的森林经营措施。)(东阳何生的学习笔记)
叶面积指数(LAI)作为一个重要的生物结构参数,大范围叶面积指数的获取还是比较困难的。遥感技术为大范围叶面积指数的测量提供了条件,但遥感得到的叶面积指数需要进一步的地面验证,因此实地叶面积指数的获取具有重要意义。叶面积指数实地测量方法包括直接测量方法和间接光学测量方法,直接测量方法就是根据其概念来测定——单位土地面积上的叶面积,所以最关键的要测定叶片面积,直观的概念是把一棵树的叶面积都测量完毕,然后除以树冠的垂直投影面积。叶面积的测定,根据upzl的归纳,对于阔叶林有以下几种方法:(东阳何生的学习笔记)
1)最科学的,就是用叶面积仪,如Licor系列,如果配上传送带,效率就非常高了,就看着叶子一片一片哗哗的通过传送带就计算出面积了,对于普通大中小型叶子,有传送带最好,如果是很大的叶子(如芭蕉),可以剪小了再测,效果不错!并且可以直接测定活体而不用伤及无辜(不用传送带)。缺点:这是针对所采样品能及时拿回实验工作地的情况,因为到了野外这些个东西,尤其是传送带,还是不是很方便,毕竟较沉重。而且个人感觉,在测定针叶类型其精度需要自己调试,难度不小。还有,就是贵(好象得10万大洋)!
2)最原始的,但也是最可靠的,就是直接把叶子画下来,或者画在透明坐标纸上,数格子计算大小,或者画在均匀的透明纸上(硫酸纸)然后剪纸,由于纸质均匀(单位面积纸重一定),剪下的纸经称重后即可换算出面积。对于针叶,直接用游标卡尺根据针叶形状测定长宽,然后按相关公式计算。优点:成本低,便于作业。缺点:工作量大,又画又剪(数);人为性较强,对于反映客观规律有一定影响。(东阳何生的学习笔记)
3)电脑+扫描(东阳何生的学习笔记)
将所采集的叶子用扫描仪扫描,然后用相关软件数字化(mapinfo, arcgis等)处理,直接得出多边形的面积,但要注意分辨率问题。一个更简化的方法是把叶子直接在复印机(曾见到别人用小型便携式复印机)上复印(相当于把叶子画下来,减少部分工作量)。成本比第一种降了不少。优点:成本有所降低。缺点:对于实地野外操作也不是很方便。
4)电脑+相机
将方法3的采集工具换成数码相机,注意采集象素和拍摄距离,采集后进行图象处理。优点:大大方便了野外作业,充分利用了野外常用工具之一的相机,成本显然下降。存在问题:拍摄距离的换算有点麻烦,可以考虑用固定3角架;处理时存在角度矫正问题,如果不矫正其误差肯定存在。
对于诸如马尾松之类的针叶林则通常是测量光合叶面积的长宽等,根据一定的公式进行计算——不同物种,形态差异较大,2针、3针以及5针松计算方法都有所不同。针叶面积的换算公式,主要考虑自身的解剖构造,比如马尾松,单针为半圆柱体,计算其弧面,即地面周长的一半,乘针叶长度即得。
调查叶面积指数的方法众多,除了上述直接测定叶片面积还有树冠透光法及瞬间拍摄等方法:
树冠透光法是以植物蒸散率分析仪(porometer)配合光量子光度计(quantum sensor),于晴朗无云之日上午10时至下午14时之间,在样区内每隔10M设一样点,每一样点上,水平手持光度计每隔90度测一光度,将其平均值作为林内光度(Qi)。林外光度(Qo)则于测定林内光度之同时,以另一组仪器于开阔地测定之,最后导入Ber-Lambert定律,以推估林分叶面积指数:(东阳何生的学习笔
记)
