提高植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精度的方法
2023-11-06 01:48:17
提高植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精度的方法
【專利摘要】提高植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精度的方法，它涉及一種提高測量葉面積指數季節變化精度的方法。本發明的目的是為了解決現有LAI-2000植物冠層分析儀因自身局限性而存在測量誤差，使檢測得到的森林生態系統隨季節動態變化的LAI值精確率低的問題。本發明通過構建經驗模型得出LAI-2000測量值的校正值，經驗模型為y＝axb，其中y為各林型在葉生長期、葉穩定期和葉凋落期的LAI校正值，x為利用LAI-2000植物冠層分析儀測定得到的LAI值。本發明的估測方法精度高，為後期的科學研究提供了數據保障。
【專利說明】提高植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及提高測量葉面積指數季節變化精度的方法，具體涉及一種提高 LAI-2000植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精度的方法，屬於森林生態【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 葉面積指數（leafareaindex,LAI)是單位地表面積上總葉片表面積的一半 (化enandBlack, 1992) ,LAI是許多生理生態學研究中的關鍵參數。準確測定LAI的季節 變化對於預測林分生長W及森林生態系統對全球氣候變化的響應至關重要。目前，利用光 學儀器法能方便、快捷地測定不同森林類型LAI的季節變異，其中，LAI-2000植物冠層分析 儀因能同時觀測不同天頂角範圍內的林冠結構參數而備受歡迎；然而其測定精度需要利用 直接法測定值來校準。直接法主要包括破壞性取樣法、異速生長方程法及調落物收集法，然 而，利用前兩種方法監測森林生態系統LAI的季節變異，難度過大、且具有破壞性。因此，調 落物法成為測定LAI季節變化最佳的直接法。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是為了解決現有LAI-2000植物冠層分析儀因自身局限性而存在測 量誤差，使檢測得到的森林生態系統隨季節動態變化的LAI值精確率低的問題。
[0004] 本發明的技術方案是：一種提高植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精度的 方法，通過構建經驗模型得出LAI-2000測量值的校正值，所述經驗模型為y=axb，其中y 為各林型在葉生長期、葉穩定期和葉調落期的LAI校正值，X為利用LAI-2000植物冠層分 析儀測定得到的LAI值；其中，
[0005] 所述針葉林的a值範圍為；1. 0064-1. 5905,b值的範圍為；0. 8649-1. 2241;
[0006] 所述闊葉林的a值範圍為；0.9236-1. 0801，b值的範圍為；0.9977-1. 18;
[0007] 所述針闊混交林的a值範圍為；1. 2653-1. 5162,b值範圍為；0.9783-1. 0844。
[0008] 所述針闊混交林中，針葉樹木和闊葉樹木間隔布置。
[0009]所述針葉林、闊葉林和針闊混交林的地理位置均為東經127°至130°，北締46° 至49。之間。
[0010] 所述葉生長期為該地理位置六月份到八月份時期之間，所述葉穩定期為該地理位 置八月份，所述葉調落期為該地理位置九月份時期。
[0011] 所述針葉林在葉生長期、葉穩定期和葉調落期的a值分別為1.5909U. 3925和 1. 0064,b值分別為；0. 8649、1. 0832 和 1. 2241 ;
[0012] 所述闊葉林在葉生長期、葉穩定期和葉調落期的a值分別為；1. 080U0. 9243和 0. 9236,b值分別為；0. 9977、1. 18 和 1. 171 ;
[0013] 所述針闊混交林在葉生長期、葉穩定期和葉調落期的a值分別為；1. 5162U. 2653 和 1. 4839,b值分別為；0. 9876、1. 0844 和 0. 9783。
[0014] 本發明與現有技術相比具有W下效果；本發明W針葉林、闊葉林和針闊混交林為 研究對象，分別建立了葉生長期、葉穩定期和葉調落期內直接法和間接法測定的LAI間的 經驗模型，通過該經驗模型來校正光學儀器法測定值；由表1和表2的結果可看出，不同森 林類型不同時期內，LAI-2000測定的有效LAI和真實LAI間均顯著相關（P<0. 01)，針葉林 內，在6月、8月和9月，LAI-2000測定LAI的精度分別為76 %、64%、71 %，經過經驗模型 的校正後精度均得到明顯提高，分別達到98%、98%、99%。闊葉林內，在6月、8月和9月， LAI-2000測定LAI的精度分別為94%、89%、93%，可見LAI-2000適宜估測闊葉林的LAI， 經過經驗模型的校正後精度在6月和8月均得到提高，分別達到98%和97%，但在9月精 度略微下降，為92%。在針闊混交林內，在6月、8月和9月，LAI-2000測定LAI的精度分 別為67%、69%、70%，經過經驗模型的校正後精度均得到明顯提高，分別達到97%、97%、 96%。結果表明，通過直接法和間接法測定LAI間的經驗模型，LAI-2000能準確地測定不 同森林類型LAI的季節變化，精度均高於92%，本發明的方法，為高效、準確地測定不同森 林類型LAI的季節變化提供科學依據。
【具體實施方式】
[0015] 本發明的【具體實施方式】為；一種提高LAI-2000植物冠層分析儀估測葉面積指數 季節變化精度的方法，包括：
[0016] 利用LAI-2000植物冠層分析儀測定有效的LAI值，記為X，所述LAI-2000植物冠 層分析儀採集數據時確保感應探頭離地面1.3m，且保持水平，為避免操作人員對採集數據 產生影響，使用45〇頂蓋，在採集樣地內的數據前後，利用LAI-2000在離樣地不遠處的空曠 地帶測定5組數據，即天空空白值，W確保樣地測定值標準化。採用的數據採用FV2200軟 件處理，天頂角範圍為1-3環；採集數據時間選在陰天或日出和日落前後，為避免直射光對 測量值的影響。
[0017] 通過構建經驗模型得出LAI-2000測量值的校正值，所述經驗模型為y=axb，其中 y為各林型在葉生長期、葉穩定期和葉調落期的LAI校正值，X為利用LAI-2000植物冠層分 析儀測定有效的LAI值。
[0018] 根據經驗模型計算出校正後的LAI值。
[0019] 所述針葉林的a值範圍為；1. 0064-1. 5905,b值的範圍為；0. 8649-1. 2241;
[0020] 所述闊葉林的a值範圍為；0.9236-1. 0801，b值的範圍為；0.9977-1. 18;
[0021] 所述針闊混交林的a值範圍為：1.2653-1. 5162,b值範圍為：0.9783-1. 0844。 [002引所述針闊混交林中，針葉樹木和闊葉樹木間隔布置。
[0023] 測量各林型在葉生長期、葉穩定期和葉調落期的真實LAI值的方法包括W下部 分；利用調落物法測定各林型葉穩定期，即LAI最大時期的LAI數值；對於落葉闊葉樹種， 通過累加落葉季節的調落葉產生的LAI得到LAI最大時期的真實LAI;對於常綠針葉樹種， 先測定一年內針葉樹種的調落葉產生的LAI，然後乘W針葉的平均存活周期得到針葉樹種 的總LAI，綜合落葉和常綠樹種的LAI可得到整個林分的總的真實LAI數值；
[0024] 葉生長期LAI的測定：在葉生長期初和葉穩定期，分別監測各林型內葉片的生長 狀況，每個樹種選擇H株樣樹，每株樣樹選擇一個樣枝，記錄整個樣枝上所有葉片的葉長和 葉寬，計算每個樹種在葉生長期初和葉穩定期內的平均總葉面積，然後利用葉面積的增長 速率代替LAI的增長速率，將該速率結合各樹種在葉穩定期的LAI即可得到每個樹種在葉 生長期初的LAI,綜合各樹種，即可得到整個林分的LAI。
[0025] 葉調落期LAI的測定；利用葉穩定期的真實LAI減去葉穩定期和葉調落期之間的 調落葉產生的LAI，即可得到每個樹種在葉調落期的LAI，綜合各樹種即可得到整個林分的 真頭LAI。
[0026] 所述針葉林、闊葉林和針闊混交林的地理位置均為東經127°至130°，北締46° 至 49。。
[0027] 所述葉生長期為個樹種所在地理位置的六月至八月之間，所述葉穩定期為各樹種 所在地理位置的八月份，所述葉調落期樹種所在地理位置九月份。
[002引所述經驗模型的相關係數為R2,範圍為：針葉林在0.62**-0. 81**之間，闊葉林在 0. 45**-0. 82**之間，針闊混交林在0. 78**-0. 84**之間。
[0029] 表1.不同林型不同季節直接法和間接法測定LAI間的經驗模型。
[0030]
【權利要求】
1. 提高植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精度的方法，其特徵在於：通過構建 經驗模型得出LAI-2000測量值的校正值，所述經驗模型為y = axb，其中y為各林型在葉生 長期、葉穩定期和葉凋落期的LAI校正值，x為利用LAI-2000植物冠層分析儀測定得到的 LAI值；其中， 所述針葉林的a值範圍為：1. 0064-1. 5905, b值的範圍為：0. 8649-1. 2241 ; 所述闊葉林的a值範圍為：0. 9236-1. 0801，b值的範圍為：0. 9977-1. 18 ; 所述針闊混交林的a值範圍為：1. 2653-1. 5162, b值範圍為：0. 9783-1. 0844。
2. 根據權利要求1所述提高植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精度的方法，其 特徵在於：所述針闊混交林中，針葉樹木和闊葉樹木間隔布置。
3. 根據權利要求1所述提高LAI-2000植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精度 的方法，其特徵在於：本方法用於針葉林、闊葉林和針闊混交林的地理位置為東經127°至 130°，北緯46°至49°之間。
4. 根據權利要求3所述提高植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精度的方法，其 特徵在於：所述葉生長期為該地理位置的六月份到八月份時期之間，所述葉穩定期為該地 理位置八月份，所述葉凋落期為該地理位置九月份時期。
5. 根據權利要求1-4任意一項所述提高植物冠層分析儀測量葉面積指數季節變化精 度的方法，其特徵在於： 所述針葉林在葉生長期、葉穩定期和葉凋落期的a值分別為1. 5909、1. 3925和1. 0064， b 值分別為：0? 8649、1. 0832 和 1. 2241 ; 所述闊葉林在葉生長期、葉穩定期和葉凋落期的a值分別為：1. 080U0. 9243和 0? 9236, b 值分別為：0? 9977、L 18 和 1. 171 ; 所述針闊混交林在葉生長期、葉穩定期和葉凋落期的a值分別為：1. 5162U. 2653和 1. 4839, b 值分別為：0? 9876、1. 0844 和 0? 9783。
【文檔編號】G01B11/28GK104359427SQ201410685983
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】金光澤, 劉志理, 蔡慧穎, 劉妍妍, 樊緒富 申請人:東北林業大學