Bladarea index

Leaf area index ( LAI ) är en dimensionslös storhet som kännetecknar växtkronor . Den definieras som den ensidiga gröna bladarean per enhet markyta ( LAI = bladarea/markyta, m ² / m ² ) i bredbladiga baldakiner . I barrträd har tre definitioner för LAI använts:

Hälften av den totala nålytan per enhet markyta
Projicerad (eller ensidig, enligt definitionen för bredbladiga baldakiner) nålarea per enhet markyta
Total nålyta per enhet markyta

Definitionen "halva den totala bladarean" avser biologiska processer, såsom gasutbyte, medan definitionen "projicerad bladarea" ignorerades eftersom projektionen av en given yta i en riktning kan skilja sig åt i en annan riktning när löven inte är plana, tjock eller 3D-formad. Dessutom definieras "markytan" specifikt som "horisontell markyta" för att klargöra LAI på en sluttande yta. Definitionen "halva totala bladarean per enhet horisontell markyta" är lämplig för alla typer av löv och plana eller sluttande ytor.

Ett bladareaindex (LAI) uttrycker bladarean per enhet mark- eller stamyta hos en växt och används vanligtvis som en indikator på en växts tillväxthastighet. LAI är en komplex variabel som inte bara relaterar till storleken på baldakinen, utan också till dess densitet och vinkeln med vilken bladen är orienterade i förhållande till varandra och till ljuskällor. Dessutom varierar LAI med säsongsmässiga förändringar i växtaktivitet och är vanligtvis högst på våren när nya löv produceras och lägst på sensommaren eller tidig höst när löven åldras (och kan fällas). Studiet av LAI kallas "phyllometri".

Tolkning och tillämpning

LAI är ett mått på den totala ytan av löv per enhet markarea och är direkt relaterad till mängden ljus som kan fångas upp av växter. Det är en viktig variabel som används för att förutsäga fotosyntetisk primärproduktion , evapotranspiration och som ett referensverktyg för växttillväxt . Som sådan spelar LAI en viktig roll i teoretisk produktionsekologi . En omvänd exponentiell relation mellan LAI och ljusavlyssning, som är linjärt proportionell mot primärproduktionshastigheten, har fastställts: [ ^{citat behövs ]}

P=P_{\max }\left(1-e^{-c\cdot LAI}\right)

där P _max anger maximal primärproduktion och $c$ anger en grödaspecifik tillväxtkoefficient . Denna inversa exponentialfunktion kallas primärproduktionsfunktionen .

LAI sträcker sig från 0 (barmark) till över 10 (tät barrskog).

Bestämma LAI

LAI kan bestämmas direkt genom att ta ett statistiskt signifikant prov av lövverk från en växtkrona , mäta bladarean per provyta och dividera den med markytan. Indirekta metoder mäter kapellgeometri eller ljussläckning och relaterar det till LAI.

Direkta metoder

Direkta metoder kan lätt appliceras på lövfällande arter genom att samla löv under lövfall i fällor av visst område fördelat under baldakinen. Arean av de insamlade bladen kan mätas med hjälp av en bladareamätare eller en bildskanner och bildanalysmjukvara (ImageJ) och mobilapplikationer ( Leafscan , Petiole , Easy Leaf Area ). Den uppmätta bladarean kan sedan delas med fällornas area för att få LAI. Alternativt kan bladarean mätas på ett delprov av de insamlade bladen och kopplas till bladtorrmassan (t.ex. via Specific Leaf Area , SLA cm ² /g). På så sätt är det inte nödvändigt att mäta arean på alla blad en efter en, utan väga de uppsamlade bladen efter torkning (vid 60–80 °C i 48 timmar). Bladtorrmassa multiplicerad med den specifika bladytan omvandlas till bladarea. Direkta metoder i vintergröna arter är nödvändigtvis destruktiva. De används dock i stor utsträckning i grödor och betesmarker genom att skörda vegetationen och mäta lövarea inom en viss markyta. Det är mycket svårt (och även oetiskt) att tillämpa sådana destruktiva tekniker i naturliga ekosystem, särskilt i skogar med vintergröna trädarter. Skogsbrukare har utvecklat tekniker som bestämmer bladarean i vintergröna skogar genom allometriska relationer. På grund av svårigheterna och begränsningarna med de direkta metoderna för att uppskatta LAI, används de mest som referens för indirekta metoder som är enklare och snabbare att tillämpa.

Indirekta metoder

Ett halvklotformat fotografi av skogkronan . Förhållandet mellan takets yta och himlen används för att approximera LAI.

Indirekta metoder för att uppskatta LAI in situ kan delas in i två kategorier:

indirekt kontakt LAI mätningar såsom lod och lutande punktkvadrater [ ^{citat behövs ]}
indirekta beröringsfria mätningar

På grund av subjektiviteten och det arbete som är involverat med den första metoden är indirekta beröringsfria mätningar vanligtvis att föredra. Beröringsfria LAI-verktyg, såsom hemisfärisk fotografering , Hemiview Plant Canopy Analyzer från Delta-T Devices, CI-110 Plant Canopy Analyzer [1] från CID Bio-Science, LAI-2200 Plant Canopy Analyzer [2] från LI-COR Biosciences och LP-80 LAI-ceptometern [3] från Decagon Devices , mäter LAI på ett oförstörande sätt. Hemisfäriska fotograferingsmetoder uppskattar LAI och andra attribut för baldakinstruktur genom att analysera uppåtriktade fisheye- fotografier tagna under växtkronan. LAI-2200 beräknar LAI och andra kapellstrukturattribut från solstrålningsmätningar gjorda med en optisk vidvinkelsensor. Mätningar gjorda ovanför och under baldakinen används för att bestämma baldakinljusfångning i fem vinklar, från vilka LAI beräknas med hjälp av en modell av strålningsöverföring i vegetativa baldakiner. LP-80 beräknar LAI genom att mäta skillnaden mellan ljusnivåer ovanför baldakinen och på marknivå, och ta hänsyn till bladvinkelfördelningen, solzenitvinkeln och växtextinktionskoefficienten. Sådana indirekta metoder, där LAI beräknas baserat på observationer av andra variabler (kapellgeometri, ljusavlyssning, bladlängd och bredd, etc.) är i allmänhet snabbare, mottagliga för automatisering och möjliggör därmed att ett större antal rumsliga prover kan erhållas . Av bekvämlighetsskäl jämfört med de direkta (destruktiva) metoderna blir dessa verktyg allt viktigare.

Nackdelar med metoder

Nackdelen med den direkta metoden är att den är destruktiv, tidskrävande och dyr, speciellt om studieområdet är mycket stort.

Nackdelen med den indirekta metoden är att den i vissa fall kan underskatta värdet av LAI i mycket täta baldakiner, eftersom den inte tar hänsyn till löv som ligger på varandra, och i huvudsak fungerar som ett blad enligt de teoretiska LAI-modellerna. Okunskap om icke-slumpmässighet inom baldakiner kan orsaka underskattning av LAI upp till 25 %, införande av banlängdsfördelning i den indirekta metoden kan förbättra mätnoggrannheten hos LAI.

Se även

Anteckningar

Att det inte finns ett optimalt bladareaindex för produktionshastigheten för vitklöver som odlats under konstanta förhållanden
Law, BE, T. Arkebauer, JL Campbell, J. Chen, O. Sun, M. Schwartz, C. van Ingen, S. Verma. 2008. Terrestrial Carbon Observations: Protocols for vegetation sampling and data submission. Rapport 55, Global Terrestrial Observing System. FAO, Rom. 87 sid.
LAI Definition av universitetet i Giessen, Tyskland