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
【专利摘要】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。
【专利说明】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】
[0001] 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】
[0002] 叶面积指数（leafareaindex,LAI)是单位地表面积上总叶片表面积的一半 (化enandBlack, 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W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、异速生长方程法及调落物收集法，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，调 落物法成为测定LAI季节变化最佳的直接法。
【发明内容】
[0003] 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。
[0004] 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、叶稳定期和叶调落期的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，
[0005] 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;
[0006] 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;
[0007] 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。
[0008] 所述针阔混交林中，针叶树木和阔叶树木间隔布置。
[0009]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°，北缔46° 至49。之间。
[0010] 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，所述叶调落期为该地理位置九月份时期。
[0011] 所述针叶林在叶生长期、叶稳定期和叶调落期的a值分别为1.5909U. 3925和 1. 0064,b值分别为；0. 8649、1. 0832 和 1. 2241 ;
[0012] 所述阔叶林在叶生长期、叶稳定期和叶调落期的a值分别为；1. 080U0. 9243和 0. 9236,b值分别为；0. 9977、1. 18 和 1. 171 ;
[0013] 所述针阔混交林在叶生长期、叶稳定期和叶调落期的a值分别为；1. 5162U. 2653 和 1. 4839,b值分别为；0. 9876、1. 0844 和 0. 9783。
[0014] 本发明与现有技术相比具有W下效果；本发明W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、叶稳定期和叶调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】
[0015] 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：
[0016] 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45〇顶盖，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，W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。
[0017] 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、叶稳定期和叶调落期的LAI校正值，X为利用LAI-2000植物冠层分 析仪测定有效的LAI值。
[0018] 根据经验模型计算出校正后的LAI值。
[0019] 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;
[0020] 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;
[0021] 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。 [002引所述针阔混交林中，针叶树木和阔叶树木间隔布置。
[0023] 测量各林型在叶生长期、叶稳定期和叶调落期的真实LAI值的方法包括W下部 分；利用调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调落叶产生的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调落叶产生的LAI，然后乘W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；
[0024] 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H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。
[0025] 叶调落期LAI的测定；利用叶稳定期的真实LAI减去叶稳定期和叶调落期之间的 调落叶产生的LAI，即可得到每个树种在叶调落期的LAI，综合各树种即可得到整个林分的 真头LAI。
[0026] 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°，北缔46° 至 49。。
[0027] 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，所述叶调落期树种所在地理位置九月份。
[002引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。
[0029] 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。
[0030]
【权利要求】
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. 080U0. 9243和 0? 9236, b 值分别为：0? 9977、L 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. 5162U. 2653和 1. 4839, b 值分别为：0? 9876、1. 0844 和 0? 9783。
【文档编号】G01B11/28GK104359427SQ201410685983
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】金光泽, 刘志理, 蔡慧颖, 刘妍妍, 樊绪富 申请人:东北林业大学