CN104359427A - 提高植物冠层分析仪测量叶面积指数季节变化精度的方法 - Google Patents

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提高植物冠层分析仪测量叶面积指数季节变化精度的方法，它涉及一种提高测量叶面积指数季节变化精度的方法。本发明的目的是为了解决现有LAI-2000植物冠层分析仪因自身局限性而存在测量误差，使检测得到的森林生态系统随季节动态变化的LAI值精确率低的问题。本发明通过构建经验模型得出LAI-2000测量值的校正值，经验模型为y＝axb，其中y为各林型在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的LAI校正值，x为利用LAI-2000植物冠层分析仪测定得到的LAI值。本发明的估测方法精度高，为后期的科学研究提供了数据保障。

Description

提高植物冠层分析仪测量叶面积指数季节变化精度的方法
技术领域
本发明涉及提高测量叶面积指数季节变化精度的方法，具体涉及一种提高LAI-2000植物冠层分析仪测量叶面积指数季节变化精度的方法，属于森林生态技术领域。
背景技术
叶面积指数(leaf area index,LAI)是单位地表面积上总叶片表面积的一半(Chenand Black,1992)，LAI是许多生理生态学研究中的关键参数。准确测定LAI的季节变化对于预测林分生长以及森林生态系统对全球气候变化的响应至关重要。目前，利用光学仪器法能方便、快捷地测定不同森林类型LAI的季节变异，其中，LAI-2000植物冠层分析仪因能同时观测不同天顶角范围内的林冠结构参数而备受欢迎；然而其测定精度需要利用直接法测定值来校准。直接法主要包括破坏性取样法、异速生长方程法及凋落物收集法，然而，利用前两种方法监测森林生态系统LAI的季节变异，难度过大、且具有破坏性。因此，凋落物法成为测定LAI季节变化最佳的直接法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有LAI-2000植物冠层分析仪因自身局限性而存在测量误差，使检测得到的森林生态系统随季节动态变化的LAI值精确率低的问题。
本发明的技术方案是：一种提高植物冠层分析仪测量叶面积指数季节变化精度的方法，通过构建经验模型得出LAI-2000测量值的校正值，所述经验模型为y＝axb，其中y为各林型在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的LAI校正值，x为利用LAI-2000植物冠层分析仪测定得到的LAI值；其中，
所述针叶林的a值范围为：1.0064-1.5905，b值的范围为：0.8649-1.2241；
所述阔叶林的a值范围为：0.9236-1.0801，b值的范围为：0.9977-1.18；
所述针阔混交林的a值范围为：1.2653-1.5162，b值范围为：0.9783-1.0844。
所述针阔混交林中，针叶树木和阔叶树木间隔布置。
所述针叶林、阔叶林和针阔混交林的地理位置均为东经127°至130°，北纬46°至49°之间。
所述叶生长期为该地理位置六月份到八月份时期之间，所述叶稳定期为该地理位置八月份，所述叶凋落期为该地理位置九月份时期。
所述针叶林在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的a值分别为1.5909、1.3925和1.0064，b值分别为：0.8649、1.0832和1.2241；
所述阔叶林在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的a值分别为：1.0801、0.9243和0.9236，b值分别为：0.9977、1.18和1.171；
所述针阔混交林在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的a值分别为：1.5162、1.2653和1.4839，b值分别为：0.9876、1.0844和0.9783。
本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明以针叶林、阔叶林和针阔混交林为研究对象，分别建立了叶生长期、叶稳定期和叶凋落期内直接法和间接法测定的LAI间的经验模型，通过该经验模型来校正光学仪器法测定值；由表1和表2的结果可看出，不同森林类型不同时期内，LAI-2000测定的有效LAI和真实LAI间均显著相关(P<0.01)，针叶林内，在6月、8月和9月，LAI-2000测定LAI的精度分别为76％、64％、71％，经过经验模型的校正后精度均得到明显提高，分别达到98％、98％、99％。阔叶林内，在6月、8月和9月，LAI-2000测定LAI的精度分别为94％、89％、93％，可见LAI-2000适宜估测阔叶林的LAI，经过经验模型的校正后精度在6月和8月均得到提高，分别达到98％和97％，但在9月精度略微下降，为92％。在针阔混交林内，在6月、8月和9月，LAI-2000测定LAI的精度分别为67％、69％、70％，经过经验模型的校正后精度均得到明显提高，分别达到97％、97％、96％。结果表明，通过直接法和间接法测定LAI间的经验模型，LAI-2000能准确地测定不同森林类型LAI的季节变化，精度均高于92％，本发明的方法，为高效、准确地测定不同森林类型LAI的季节变化提供科学依据。
具体实施方式
本发明的具体实施方式为：一种提高LAI-2000植物冠层分析仪估测叶面积指数季节变化精度的方法，包括：
利用LAI-2000植物冠层分析仪测定有效的LAI值，记为x，所述LAI-2000植物冠层分析仪采集数据时确保感应探头离地面1.3m,且保持水平，为避免操作人员对采集数据产生影响，使用45o顶盖，在采集样地内的数据前后，利用LAI-2000在离样地不远处的空旷地带测定5组数据，即天空空白值，以确保样地测定值标准化。采用的数据采用FV2200软件处理，天顶角范围为1-3环；采集数据时间选在阴天或日出和日落前后，为避免直射光对测量值的影响。
通过构建经验模型得出LAI-2000测量值的校正值，所述经验模型为y＝axb，其中y为各林型在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的LAI校正值，x为利用LAI-2000植物冠层分析仪测定有效的LAI值。
根据经验模型计算出校正后的LAI值。
所述针叶林的a值范围为：1.0064-1.5905，b值的范围为：0.8649-1.2241；
所述阔叶林的a值范围为：0.9236-1.0801，b值的范围为：0.9977-1.18；
所述针阔混交林的a值范围为：1.2653-1.5162，b值范围为：0.9783-1.0844。
所述针阔混交林中，针叶树木和阔叶树木间隔布置。
测量各林型在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的真实LAI值的方法包括以下部分：利用凋落物法测定各林型叶稳定期，即LAI最大时期的LAI数值；对于落叶阔叶树种，通过累加落叶季节的凋落叶产生的LAI得到LAI最大时期的真实LAI；对于常绿针叶树种，先测定一年内针叶树种的凋落叶产生的LAI，然后乘以针叶的平均存活周期得到针叶树种的总LAI，综合落叶和常绿树种的LAI可得到整个林分的总的真实LAI数值；
叶生长期LAI的测定：在叶生长期初和叶稳定期，分别监测各林型内叶片的生长状况，每个树种选择三株样树，每株样树选择一个样枝，记录整个样枝上所有叶片的叶长和叶宽，计算每个树种在叶生长期初和叶稳定期内的平均总叶面积，然后利用叶面积的增长速率代替LAI的增长速率，将该速率结合各树种在叶稳定期的LAI即可得到每个树种在叶生长期初的LAI，综合各树种，即可得到整个林分的LAI。
叶凋落期LAI的测定：利用叶稳定期的真实LAI减去叶稳定期和叶凋落期之间的凋落叶产生的LAI，即可得到每个树种在叶凋落期的LAI，综合各树种即可得到整个林分的真实LAI。
所述针叶林、阔叶林和针阔混交林的地理位置均为东经127°至130°，北纬46°至49°。
所述叶生长期为个树种所在地理位置的六月至八月之间，所述叶稳定期为各树种所在地理位置的八月份，所述叶凋落期树种所在地理位置九月份。
所述经验模型的相关系数为R2，范围为:针叶林在0.62**-0.81**之间，阔叶林在0.45**-0.82**之间，针阔混交林在0.78**-0.84**之间。
表1.不同林型不同季节直接法和间接法测定LAI间的经验模型。
**P<0.01
表2.不同林型不同时期叶面积指数测定结果。

Claims (5)

1.提高植物冠层分析仪测量叶面积指数季节变化精度的方法，其特征在于：通过构建经验模型得出LAI-2000测量值的校正值，所述经验模型为y＝axb，其中y为各林型在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的LAI校正值，x为利用LAI-2000植物冠层分析仪测定得到的LAI值；其中，
所述针叶林的a值范围为：1.0064-1.5905，b值的范围为：0.8649-1.2241；
所述阔叶林的a值范围为：0.9236-1.0801，b值的范围为：0.9977-1.18；
所述针阔混交林的a值范围为：1.2653-1.5162，b值范围为：0.9783-1.0844。
2.根据权利要求1所述提高植物冠层分析仪测量叶面积指数季节变化精度的方法，其特征在于：所述针阔混交林中，针叶树木和阔叶树木间隔布置。
3.根据权利要求1所述提高LAI-2000植物冠层分析仪测量叶面积指数季节变化精度的方法，其特征在于：本方法用于针叶林、阔叶林和针阔混交林的地理位置为东经127°至130°，北纬46°至49°之间。
4.根据权利要求3所述提高植物冠层分析仪测量叶面积指数季节变化精度的方法，其特征在于：所述叶生长期为该地理位置的六月份到八月份时期之间，所述叶稳定期为该地理位置八月份，所述叶凋落期为该地理位置九月份时期。
5.根据权利要求1-4任意一项所述提高植物冠层分析仪测量叶面积指数季节变化精度的方法，其特征在于：
所述针叶林在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的a值分别为1.5909、1.3925和1.0064，b值分别为：0.8649、1.0832和1.2241；
所述阔叶林在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的a值分别为：1.0801、0.9243和0.9236，b值分别为：0.9977、1.18和1.171；
所述针阔混交林在叶生长期、叶稳定期和叶凋落期的a值分别为：1.5162、1.2653和1.4839，b值分别为：0.9876、1.0844和0.9783。
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