LAI-2000冠层分析仪在不同植物群体光分布特征研究中的应用

【目的】寻求快速准确确定各种农林植物冠层透光率及其随时间变化规律的方法，以及通过冠层分析确定农林植物冠层消光系数的方法。【方法】应用LAI-2000冠层分析仪和LI-1400数据采集器连接LI-190、LI-191传感器，测定了高秆作物（玉米）、矮秆作物（大豆）和林木群体（楸树、白蜡、栾树苗圃幼林冠层）的LAI、叶倾角、冠层开度及群体透光率。【结果】（1）LAI-2000测得的冠层开度，与全天群体透光率相关非常密切。相关系数达0.9308，回归直线的截距为0.015，接近于0，斜率为1.0668，接近于1。所以，完全可以使用冠层开度估计透光率。阴天比晴天估计效果更好。（2）用实测的LAI和群体透光率，准确计算出了农林植物群体的消光系数。消光系数有明显的日变化，玉米冠层一日中出现两个极大值，中午最低。【结论】LAI-2000冠层分析仪能给出群体内不同天顶角方向的天空开度，能更详细地表达植物群体结构特征；群体内某一点的冠层开度与该点的冠层透光率在数值上几乎相等，所以冠层内透光率测定不再需要冠层上下同时测光计算，而直接由测冠层开度得到；LAI-2000无损测定冠层LAI，可用于计算群体消光系数，文中所计算的消光系数，处在文献报道的正常范围。     

毛乌素沙地油蒿群落叶面积指数动态及模拟

目的本研究以毛乌素沙地灌木油蒿群落为研究对象,研究如何快速、准确、连续地获取油蒿群落LAI,获取长期连续的LAI数据对研究生态系统过程与环境变化间的相互关系具有重要意义。方法本文采用原位连续监测和野外试验的方法,于2013和2014年每年4—10月使用LAI-2000冠层分析仪定期测定油蒿群落LAI,同时利用太阳辐射传感器和光量子传感器测得的辐射数据计算地面观测NDVI(NDVI_ground)并获取同期遥感MODIS NDVI(NDVI_MODIS)。用LAI数据分析油蒿叶面积群落指数的季节动态,并与归一化积温、NDVI_ground和NDVI_MODIS分别建立经验模型,得到最优油蒿群落LAI模拟模型。结果油蒿群落LAI在整个生长季内的变化与物候具有一致性,整体上随时间呈现单峰型变化趋势,4—8月末油蒿持续生长,LAI稳定增大,8月份达到峰值,2013年为1.09m2/m2,2014年为1.33m2/m2。9月初至9月中旬油蒿冠层结构趋于稳定,LAI变化较小;9月下旬油蒿叶片开始枯黄掉落,LAI迅速下降。经验证,利用NDVI_ground模拟荒漠地区油蒿群落LAI效果最优(R2=0.76, P < 0.01)。结论在荒漠地区简单测量NDVI并使用本文研究模型,可以快速、无破坏地获取长期连续可靠的LAI数据,研究结果对理解和预测荒漠生态系统对全球气候变化的响应具有重要意义。      

基于ALI影像的植被冠层叶面积指数的遥感反演研究

以鄱阳湖源头之一的梅江流域作为研究区,该地区植被多呈混交状态,且疏密程度不均,针对这一特性,采用EO-1上搭栽的高级陆地成像仪（ALI）生成的多光谱影像作为遥感信息源,对该影像预处理后计算各植被指数信息;考虑到研究区裸地比较多,其中垂直植被指数（PVI）的计算引入土壤线参数.同时,借助植物冠层分析仪LAI-2000实地测量获得研究区的LAI值,而后对采样所得的LAI数据与通过遥感影像所获得的植被指数建立空间位置上的联系,提取出相应点的VI值,拟合两者之间的关系,得到相应的反演模型,在回归模型中依据相关系数R2找出最佳模型,最后反演制图得到该研究区的植被冠层LAI图.     

栽植密度对枣园冠层结构与果实性状的影响

为探讨栽植密度对枣园冠层结构特征及果实性状的影响,以新疆阿克苏温宿县10 a生骏枣园为研究对象,利用LAI-2200植物冠层分析仪测定4种栽植密度(A.0.5 m×4.0 m、B.1.0 m×4.0 m、C.1.5 m×4.0 m、D.2.0 m×4.0 m)枣园叶面积指数(LAI)、平均叶倾角(MTA)、冠层开度(DIFN)与相对光合有效辐射(PAR)的物候变化,分析果实性状。结果表明,随着物候推进,枣园LAI和DIFN均呈现出先增大后减小的趋势,与不同物候期叶幕体积大小有关。随着株距不断增大,枣园LAI减小,树冠DIFN增大,相对PAR增强,光能利用率提高。C的单果重、可溶性糖含量、单株产量及每公顷产量均高于A和B,可滴定酸含量则明显低于A和B,糖酸比显著高于其他3种栽植密度。综合以上结果可知,1.5 m×4 m栽植密度能有效改善枣园冠层结构特征与光能利用效率,在稳定枣果产量的前提下提升了枣果品质。     

晋西地区不同树龄富士苹果树群体冠层结构特征研究

【目的】探讨苹果树群体在生长过程中冠层结构的变化特征及其影响。【方法】以山西省吉县东城乡3～20年生富士苹果树为试材,每种树龄群体选择12株样树,使用LAI-2000冠层分析仪,对其叶面积指数(LAI)、冠层开度(DIFN)、平均叶倾角(MTA)、消光系数(K)等冠层参数进行测算,同时测定干周粗、树高、冠幅、枝下高、冠高和郁闭度等果树形态指标,然后对不同树龄富士苹果树群体的冠层参数及其形态指标进行对比分析。【结果】随着树龄的增加,苹果树群体的DIFN不断减小,从0.89下降到0.09;LAI逐渐增加,从0.29增加到3.54;MTA的变化总体呈下降趋势,但是8和12年生的苹果树群体MTA又呈上升趋势,MTA与树冠的5个天顶角关系密切,当两者角度接近时,该天顶角方向上的太阳光线入射较多;K逐渐增加,从0.38增加到0.68。【结论】综合冠层结构参数来看,3～10年生苹果树群体内透光、通风状况良好,其中3～8年生苹果树群体DIFN在0.4以上,LAI小于1.5,MTA在30°以上,K小于0.4;10年生苹果树群体整体长势好,DIFN为0.28,LAI为2.17,MTA为26°,K为0.59,这种冠层结构有利于群体发展;12年以上苹果树群体DIFN在0.2以下,K增加到0.6以上,群体内部光照少,通风差;而20年生苹果树群体DIFN不足0.1,LAI高于3.5,MTA为8°,K接近0.7,此时群体长势差,果树群体外围郁闭,内部光秃。同时,当冠层天顶角与MTA角度相近时,该天顶角方向的冠层开度较大,可根据不同树龄MTA的特征,并结合当地太阳高度角的变化特征,来进行果树修剪,控制树冠张开的角度。     

地下逐日滴灌棉花叶面积指数测定及动态模拟

[目的]分析地下滴灌每日灌水情况下棉花叶面积指数变化情况。[方法]通过测坑试验,采用直接和间接方法测定棉花叶面积指数;利用LAI-2200冠层分析仪监测棉花全生育期叶面积指数,并利用修正的Logistic模型拟合全生育期棉花叶面积指数。[结果]LAI-2200在花铃中期测定值与实测值拟合直线较蕾期前测定值拟合结果更接近1∶1渐近线;采用Logistic修正模型拟合棉花全生育期叶面积指数,仪器实测值与模拟值分析表明:相关系数R=0.988,标准误差RMSE=0.266。[结论]冠层分析仪测定叶面积指数准确性与作物冠层分布均匀性有关,生育初期测定结果有一定偏差,后期测定结果与真实值相当接近;Logistic修正模型能够较好地模拟出棉花全生育期叶面积指数发展趋势。     

基于机载LiDAR数据的玉米叶面积指数反演

以机载LiDAR离散点云数据为数据源,基于植被冠层孔隙率与叶面积指数的关系,提出一种反演大田玉米叶面积指数的方法。对反演LAI和实测LAI进行对比分析,结果表明:基于Axelsson改进的不规则三角格网加密方法可以将地面点和非地面点分开,结合高分辨率影像能够提取出玉米冠层点云;基于孔隙率反演LAI,尼尔逊参数的选择对结果影响很大,利用扫描天顶角模拟尼尔逊参数,LAI反演结果接近于真实情况。利用机载LiDAR点云数据能精确地反演大田玉米LAI,该研究方法适用于中等高度的农作物,可以扩展到甜菜、甘蔗等其他中等高度农作物。     

毛竹林分冠层叶面积指数高光谱估测

叶面积指数(leaf area index,LAI)是体现林分冠层结构的一项重要参数,其准确估测对于精准林业的实施具有重要意义。为了快速、无损地监测毛竹林LAI,采用ISI921VF-256野外地物光谱辐射计和LAI-2200冠层分析仪获取福建省西北部毛竹林分冠层光谱反射率和LAI值,通过敏感波段的选取,新建了8类植被指数,分析了LAI值与对应植被指数的相关性,进而利用随机森林回归、支持向量回归和反向传播神经网络法构建了毛竹林分冠层LAI高光谱估测模型,以决定系数(R2)、均方根误差(ERMS)、平均绝对误差(EMA)和估测值与实测值的回归线斜率为指标评价并比较了模型预测精度。结果表明:新建的NDVI_(674)、NDVI_(687)、GNDVI_(563)、GRVI_(563)、RVI_(674)、RVI_(687)、DVI_(674)、DVI_(687)八类植被指数与LAI均呈极显著相关(P<0.01)。建立的RFR模型中,决定系数R2达到0.732 3,分别比SVR模型和BP模型提高了0.106 6和0.247 0;其EMA为0.406 2,分别比SVR模型和BP模型减少了0.044 8和0.481 1;其ERMS为0.646 3,略高于SVR模型,但远小于BP模型;其实测值与估测值的回归线斜率接近1,优于SVR模型和BP模型的回归线斜率。RFR模型对毛竹林分冠层LAI的高光谱估测效果优于SVR模型和BP模型,可用于大区域范围毛竹林冠LAI的高光谱估测。     

基于波段组合优化光谱指数的冬小麦LAI估算

叶面积指数（LAI）是表示植被利用光能状况和冠层结构的一个综合指数,与作物产量密切相关。高光谱遥感数据具有连续、高光谱分辨率等特点,为估算农作物生理生化参数和冠层结构参数提供了重要手段。为挖掘高光谱数据估算LAI的最优波段组合以及提高估算精度,以冬小麦作为研究对象,野外实测不同生长阶段（起身、拔节、开花阶段）的冠层高光谱数据,并对其进行不同数学变换处理,包括原始光谱、一阶导数光谱和连续统去除。利用3种不同预处理的冠层高光谱数据构建30种常用植被指数和4种优化光谱指数,比较常用植被指数与优化光谱指数对冬小麦LAI的响应,建立估算冬小麦LAI的单变量和多变量回归模型,对其进行精度验证,并筛选出最优估算模型。结果表明,随着生育期的推进,可见光波段范围内,冬小麦冠层光谱反射率较低、吸收较强,LAI对连续统去除光谱的影响较大,呈负相关;近红外波段范围内不同生育期间的差异较大,随着LAI的增大,冠层光谱的红边位置出现了“红移”现象;基于一阶导数的优化植被指数（NDSI和RSI）与LAI相关系数达到0.8;从估算模型来看,基于一阶导数的RSI_{（627 nm, 774 nm）}单变...     

核麦间作条件下小麦光合特性及核桃果实品质的变化

[目的]研究6a生核桃树与冬小麦间作巷道的光环境特性以及对比单间作核桃之间果实品质差异,为核桃与小麦的提升光合作用及品质提供理论支撑.[方法]使用LAI-2200C冠层分析仪和LI-6400便携式光合仪,分别测定2种模式下核桃各时期叶面积指数以及冬小麦各时期的光合生理数据;对比分析间作园与单作园核桃果实品质差异.[结果...     

基于高光谱的阿克苏市枣叶面积指数估算模型

[目的]通过将原始光谱数据经过不同的数据变换方式,分析其与枣冠层LAI的相关关系,建立基于高光谱的阿克苏市枣冠层LAI的估测模型,为快速、精确、无损伤、大范围的适时、动态监测植被LAI提供有效途径.[方法]基于原始光谱数据的不同数据变换方式,采用相关性分析和逐步回归分析方法.[结果]不同数据变换后的冠层光谱反射率与枣LAI具有较好的相关性,微分变换后的相关性较原始相关性有所提升.所建模型经过精度评价发现,原始光谱数据经倒数一阶微分变换后估测模型拟合度和预测精度都最高,一阶微分、对数一阶微分、归一化一阶微分次之.[结论]不同数据变换方式后的光谱数据与塔里木盆地枣LAI有显著的相关性,可以用微分、对数微分、归一化微分、倒数微分变换后的数据建立较理想的塔里木盆地枣LAI的估测模型.     

小兴安岭白桦次生林叶面积指数的估测

叶面积指数(LAI)是量化冠层结构最常用的参数之一,准确估测LAI对森林生态系统结构特性的研究具有重要意义.利用半球摄影图像法和LAI-2000法及半球摄影图像法结合凋落物法估测了小兴安岭白桦次生林LAI及其动态变化.首先对该林型叶凋落末期(11月初)的半球摄影图像进行合理校正(包括木质部分所占比例α,冠层水平集聚指数ΩE,校正值作为该时期常绿树种的真实LAI(LAIt),结合各调查期的凋落物数据,得到落叶季节(7-11月)的LAIt,并以该值为参考值,对比分析了两种光学仪器法估测值.结果表明:两种光学仪器法在LAI最大时期低估(分别低估2.83％、6.20％),其他时期显著高估(平均高估118.13％、89.34％),但两种光学仪器法与探讨方法估测值存在很好的相关性:LAIt=-1.1393+1.0934·LAIHP,R2=0.80; LAIt=-0.1712+0.6259·LAILAI-2000,R2=0.83.研究结果可为将来方便、快捷、准确的估测白桦次生林的LAI提供参考.     

基于棉花冠层FPAR的LAI和地上鲜生物量估算研究

【目的】研究棉花生育期冠层光合有效辐射截获量(FPAR)与其叶面积指数(LAI)和地上鲜生物量的相关关系,建立FPAR对LAI和地上鲜生物量的估算模型,探讨获取LAI和地上鲜生物量的新方法,为动态监测棉花的生长状况提供科学依据。【方法】利用线性光量子传感器,测试新陆早19号和新陆早13号2个棉花品种4种配置种植方式下,冠层在6个关键生育期的光合有效辐射数据,获取FPAR,并同步实测棉花冠层LAI和地上鲜生物量,建立FPAR与LAI和地上鲜生物量的相关方程,同时比较LAI和地上鲜生物量的估测值与实测值的差异。【结果】2个棉花品种的FPAR随生育进程呈现类似变化规律:在盛蕾期至开花期迅速增加,于花铃期或盛铃期达最大值,随后逐渐下降;棉花FPAR与LAI和地上鲜生物量均达到极显著正相关关系,其中均以幂指数相关关系为最佳(RFPAR-LAI=0.8513**,RFPAR-地上鲜生物量=0.7469**,n=80);用FPAR分别估算的LAI和地上鲜生物量,与其实测值的相关关系均达到1%极显著正相关(R实测LAI-估算LAI=0.8180**,R实测地上鲜生物量-估算地上鲜生物量=0.7396**,n=80)。【结论】棉花FPAR对LAI的估算精度较其对地上鲜生物量的高,表明利用棉花冠层FPAR可以简单、快捷、非破坏性地估测棉花的LAI和地上鲜生物量。     

更新修剪对苹果树冠结构及果实品质的影响

利用LAI-2000冠层分析仪测定渭北高原果园盛果末期苹果树冬季更新修剪和长放修剪(对照)后的叶面积指数(LAI)、冠层开度(DIFN)、平均叶倾角(MTA)、消光系数(K),更新修剪和长放修剪苹果树的果实产量、果实品质。结果表明,更新修剪显著提高叶面积指数和平均叶倾角,略微提高消光系数,显著降低冠层开度。更新修剪显著提高果实产量、单果质量、果形指数、有机酸质量分数及经济产值,对果实着色、可溶性固形物、可溶性糖、硬度、Vc等无显著影响。渭北高原盛果末期苹果树应采用更新修剪。     

合肥市环城公园城市森林叶面积比较研究

应用WinSCANOPY冠层分析仪观测合肥市环城公园不同垂直结构、不同树种组成的城市森林群落的叶面积指数(LAI)。结果表明,合肥市环城公园森林群落的平均LAI为1.95,研究的四大景区拥有叶面积总量为121.7万m2,不同景区对绿量的贡献率与其拥有土地比例不相符。群落的LAI与林分结构及树种组成有关,以银杏、雪松、乌桕、枫杨等为主要冠层树种的群落拥有较高绿量;有针叶树种的单层或复层林分,其绿量一般高于仅为阔叶树种构成的群落。城市森林的功能与LAI有密切的关系,因此建议用LAI作为评价城市森林功能的重要指标,应使城市森林所占的土地面积比重与对绿量的贡献率相适应,使所有的城市森林都能充分发挥其作用。     

不同栽植密度库尔勒香梨冠层光合有效辐射变化规律研究

[目的]了解库尔勒香梨栽植密度与冠层内光合有效辐射(PAR)的关系,为库尔勒香梨丰产优质栽培提供理论依据.[方法]采用HOBO ware Pro便携式小型自动气象站及SUNSCAN冠层分析仪,对6种不同栽植密度库尔勒香梨冠层内PAR及叶面积指数(LAI)进行测定.[结果]不同栽植密度下,冠层不同方向、不同高度相对PAR存在较大差异.冠层各方位受光强弱在1d中均呈现规律变化,即在08:00～ 12:00以冠层东侧、南侧、北侧受光为主;11:00～17:00以冠层西部受光为主;树冠中部1d中受光最弱且均匀.不同栽植密度条件下库尔勒香梨冠层内平均PAR呈“先升高后下降”变化趋势;4.0m×6.0m冠层内平均相对PAR最高,2.5m×7.0m冠层内平均相对PAR最低.[结论]相同株距或行距下,冠幅越大,库尔勒香梨叶面积指数(LAI)越大.库尔勒香梨冠层PAR及LAI与栽植密度、冠幅、冠层方位、冠层高度等有关.     

水曲柳阔叶混交林冠层光分布与天然更新相关性研究

探讨甘肃小陇山林区阔叶混交林冠层光分布对水曲柳天然更新的影响。以水曲柳为研究对象，采用大田试验和样地调查法，使用Hemi View数字植物冠层分析仪测定水曲柳阔叶混交林冠层的光照指标及LAI，建立DSF、ISF与LAI回归分析。结果表明，水曲柳在幼苗期适宜于在遮荫度<50%的环境下生长，当遮荫度>50%时，其苗高生长明显下降且与对照差异显著；水曲柳阔叶混交林中，林分冠层的郁闭度与叶面积指数（LAI）之间存在显著的正相关关系；散射光立地系数（ISF）、直射光立地系数（DSF）、散射光立地系数（GSF）、冠下总辐射（TotBe）随叶面积指数（LAI）的增大，呈明显的负相关关系，当郁闭度<0.66，散射光分布较多，更有利于水曲柳幼苗的生长与天然更新；对于种子扩散繁殖，距离母树0~5 m种子数量最多，随着距离的增加而减少，扩散半径因风向风不同而异，最远可达20 m。混交林冠层光分布对水曲柳幼苗期的天然更新有很大的影响。     

新疆喀纳斯国家自然保护区植被叶面积指数观测与遥感估算

叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是重要的植被结构参数,调控着植被与大气之间的物质与能量交换,在生态环境脆弱的我国西北部开展植被LAI的研究对阐明该地区植被对气候变化和人类活动的响应特征具有重要的科学意义。利用LAI-2200和TRAC仪器观测了新疆喀纳斯国家级自然保护区森林和草地的有效叶面积指数(LAI_e)和真实LAI,构建了其遥感估算模型,生成了研究区LAI_e和LAI的空间分布图。在此基础上,分析了LAI随地形因子(海拔、坡度、坡向)的变化特征,探讨了将其应用于估算研究区森林生物量密度的可行性,并评估了研究区MODIS LAI产品的精度。结果表明:研究区阔叶林、针阔混交林、针叶林、草地LAI_e的平均值分别为4.40、3.18、2.57、1.76,LAI的平均值分别为4.76、3.93、3.27、2.30。LAI_e和LAI的高值主要集中分布在湖泊和河流附近;植被LAI随海拔、坡度和坡向的变化表现出明显的垂直地带性的特点。LAI随海拔和坡度的增加呈现先增加后减小的变化趋势,坡向对针叶林和草地LAI的影响明显,但对阔叶林和针阔混交林LAI的影响较弱;森林生物量密度(BD)随LAI增加而线性增加(BD=44.396LAI-25.946,R²=0.83),研究区森林生物量密度平均值为120.3 t/hm²,估算的总生物量为5.0×10⁶t;MODIS LAI产品与利用TM数据生成的LAI之间具有一定的相似性(森林R²=0.42,草地R²=0.53),但森林和草地的MODIS LAI产品分别比利用TM数据生成的LAI偏低16.5%和24.4%。     

不同灌水处理对寒旱区紫花苜蓿叶面积指数的影响

【目的】研究紫花苜蓿叶面积指数变化规律,分析不同生育阶段灌水周期和灌水定额对紫花苜蓿叶面积指数的影响。【方法】对紫花苜蓿在浅埋式滴灌条件下进行大田试验,利用LAI-2200C植物冠层分析仪,测量不同灌水处理在不同生育阶段的紫花苜蓿叶面积指数,运用自定义函数拟合法,拟合紫花苜蓿在最适宜灌水条件下冠层生长模型。【结果】紫花苜蓿在适宜灌水条件下,冠层生长模型为LAI=0.978/(1+exp(5.96-0.271 t+0.002 t²))。对拟合的模型进行检验,实测值和模拟值之间的相关系数r为0.96,平均绝对误差为0.372,拟合的模型对于适宜灌水条件下的叶面积指数具有较好的模拟效果。可为紫花苜蓿高产栽培条件下冠层变化规律提供理论依据。【结论】紫花苜蓿叶面积指数变化基本呈较缓慢生长—快速生长—缓慢下降的规律,在适宜灌水条件下紫花苜蓿叶面积指数生长模型可用改进的Logistic函数进行模拟,且对于适宜灌水条件下的叶面积指数具有较好的预测效果。     

观赏凤梨叶面积指数的不同测定方法比较

分别采用LAI-2000冠层分析仪测定法、LI-3000叶面积仪测定法和回归方程测定法对温室观赏凤梨的叶面积指数进行了测定,并对测量结果进行了统计分析.结果表明,LI-3000叶面积仪的测定结果总体上高于另外2种测定方法.对3种测定方法的优缺点及适用范围进行了具体分析和评价,以期为准确测定观赏植物的叶面积指数、进行生长发育规律研究和品质等级评价提供参考.