Index listové plochy - Leaf area index

Index listové plochy ( LAI ) je bezrozměrná veličina, která charakterizuje baldachýny rostlin . Je definována jako jednostranná zelená listová plocha na jednotku plochy povrchu země ( LAI = listová plocha / plocha země, m 2 / m 2 ) v širokolistých přístřešcích . V jehličnanech byly použity tři definice LAI:

  • Polovina celkové plochy povrchu jehly na jednotku povrchu země
  • Promítnutá (nebo jednostranná, v souladu s definicí pro baldachýny s širokými listy) plocha jehly na jednotku plochy země
  • Celková plocha povrchu jehly na jednotku plochy země

Definice „polovina celkové listové plochy“ se týká biologických procesů, jako je výměna plynů, zatímco definice „projektovaná listová plocha“ byla ignorována, protože projekce dané oblasti v jednom směru se může lišit v jiném směru, když listy nejsou ploché, tlusté nebo ve tvaru 3D. Kromě toho je „plocha povrchu země“ konkrétně definována jako „horizontální plocha povrchu země“ pro vyjasnění LAI na šikmém povrchu. Definice „polovina celkové listové plochy na jednotku vodorovného povrchu země“ je vhodná pro všechny druhy listů a ploché nebo šikmé povrchy.

Index listové plochy (LAI) vyjadřuje listovou plochu na jednotku povrchu půdy nebo kmene rostliny a běžně se používá jako indikátor rychlosti růstu rostliny. LAI je komplexní proměnná, která se týká nejen velikosti vrchlíku, ale také jeho hustoty a úhlu, pod kterým jsou listy orientovány vůči sobě navzájem a vůči světelným zdrojům. Kromě toho se LAI mění se sezónními změnami v aktivitě rostlin a je obvykle nejvyšší na jaře, když se vytvářejí nové listy, a nejnižší na konci léta nebo na začátku podzimu, když listy stárnou (a mohou se prolévat). Studium LAI se nazývá „fylometrie“.

Interpretace a aplikace

LAI Respiration.gif

LAI je měřítkem celkové plochy listů na jednotku pozemní plochy a přímo souvisí s množstvím světla, které mohou rostliny zachytit. Je to důležitá proměnná používaná k predikci fotosyntetické primární produkce , evapotranspirace a jako referenční nástroj pro růst plodin . LAI jako takové hraje zásadní roli v teoretické ekologii výroby . Byl vytvořen inverzní exponenciální vztah mezi LAI a světelným odposlechem, který je lineárně úměrný rychlosti primární produkce:

kde P max označuje maximální primární produkci a označuje koeficient růstu specifický pro plodinu . Tato inverzní exponenciální funkce se nazývá primární produkční funkce .

LAI se pohybuje od 0 (holá půda) do více než 10 (husté jehličnaté lesy).

Určení LAI

LAI lze stanovit přímo odebráním statisticky významného vzorku listí z rostlinného baldachýnu , měřením listové plochy na vzorkový pozemek a jeho dělením povrchovou plochou pozemku. Nepřímé metody měří geometrii baldachýnu nebo zánik světla a vztahují se k LAI.

Přímé metody

Přímé metody lze snadno aplikovat na listnaté druhy sběrem listů během opadávání listů do pastí určité oblasti rozmístěných pod baldachýnem. Oblast sebraných listů lze měřit pomocí měřiče listové plochy nebo obrázek skeneru a software pro obrazovou analýzu (ImageJ) a mobilní aplikace ( Leafscan , řapíku , Easy Leaf Area ). Naměřenou listovou plochu pak lze vydělit plochou pastí, aby se získal LAI. Alternativně lze plochu listu změřit na dílčím vzorku nasbíraných listů a spojit se suchou hmotou listů (např. Přes specifickou oblast listů , SLA cm 2 /g). Tímto způsobem není nutné měřit plochu všech listů jeden po druhém, ale zvážit nasbírané listy po sušení (při 60–80 ° C po dobu 48 hodin). Suchá hmota listů vynásobená konkrétní listovou plochou se převede na listovou plochu.
Přímé metody u stálezelených druhů jsou nutně destruktivní. Jsou však široce používány v plodinách a na pastvinách tím, že sklízejí vegetaci a měří listovou plochu na určité ploše povrchu země. Je velmi obtížné (a také neetické) použít takové destruktivní techniky v přírodních ekosystémech, zejména v lesích stálezelených dřevin. Lesníci vyvinuli techniky, které určují listovou plochu v stálezelených lesích pomocí alometrických vztahů.
Vzhledem k obtížím a omezením přímých metod pro odhad LAI se většinou používají jako reference pro nepřímé metody, které se snadněji a rychleji aplikují.

Nepřímé metody

Polokulovitý fotografie z korunách stromů . Poměr plochy baldachýnu k obloze se používá k aproximaci LAI.

Nepřímé metody odhadu LAI in situ lze rozdělit do dvou kategorií:

  1. nepřímým kontaktem měření LAI, jako jsou olovnice a šikmé bodové kvadraty
  2. nepřímá bezkontaktní měření

Vzhledem k subjektivitě a práci zahrnuté v první metodě jsou obvykle preferována nepřímá bezkontaktní měření. Bezkontaktní nástroje LAI, jako je polokulová fotografie , Hemiview Plant Canopy Analyzer od Delta-T Devices, CI-110 Plant Canopy Analyzer [1] od CID Bio-Science , LAI-2200 Plant Canopy Analyzer [2] od LI-COR Biosciences a ceptometr LP-80 LAI [3] od Decagon Devices měří LAI nedestruktivním způsobem. Metody polokulové fotografie odhadují LAI a další atributy struktury baldachýnu z analýzy vzhůru vypadajících fotografií rybího oka pořízených pod baldachýnem rostliny. LAI-2200 vypočítává LAI a další atributy struktury vrchlíku z měření slunečního záření provedeného pomocí širokoúhlého optického senzoru. Měření provedená nad a pod baldachýnem se používají k určení zachycení světla baldachýnu v pěti úhlech, ze kterých se vypočítá LAI pomocí modelu radiačního přenosu ve vegetačních baldachýnech. LP-80 vypočítává LAI pomocí měření rozdílu mezi úrovněmi světla nad baldachýnem a na úrovni země a faktorem distribuce úhlu křídla, úhlu slunečního zenitu a koeficientu vymírání rostlin. Takové nepřímé metody, kde se LAI vypočítává na základě pozorování jiných proměnných (geometrie vrchlíku, zachycení světla, délka a šířka listu atd.), Jsou obecně rychlejší, lze je automatizovat, a tím umožňují získání většího počtu prostorových vzorků . Z důvodů pohodlí ve srovnání s přímými (destruktivními) metodami jsou tyto nástroje stále důležitější.

Nevýhody metod

Nevýhodou přímé metody je, že je destruktivní, časově náročná a nákladná, zvláště pokud je studijní oblast velmi velká.

Nevýhodou nepřímé metody je, že v některých případech může podceňovat hodnotu LAI u velmi hustých přístřešků, protože nezohledňuje listy, které leží na sobě, a v zásadě působí jako jeden list podle teoretických modelů LAI. Neznalost nahodilosti v přístřešcích může způsobit podhodnocení LAI až o 25%, zavedení distribuce délky dráhy v nepřímé metodě může zlepšit přesnost měření LAI.

Viz také

Reference

Poznámky