LAI——SUNSCAN(冠層分析儀)使用介紹

1、主講人：主講人：2012年11月is LAI ？葉面積指數(shù)（leaf area index）又叫 葉面積系數(shù)，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)。即：LAI = 葉片總面積 土地面積LAI =What does it mean for us to get LAI ?1農(nóng)農(nóng) 業(yè)業(yè)1區(qū)域氣候區(qū)域氣候1牧牧 業(yè)業(yè)應(yīng)用1森森 林林What does it mean for us to get LAI ?1農(nóng)農(nóng) 業(yè)業(yè)1區(qū)域氣候區(qū)域氣候1牧牧 業(yè)業(yè)應(yīng)用1森森 林林BackHow to get LAI ?How to get LAI ?直接法間接法葉子的采集&葉面積的測量簡單的說就是把

2、葉子收集起來。用直接量測或者稱重估算的方法測出面積。 優(yōu)點:直接測量LAI 的方法是經(jīng)典的、成熟的和相對精確的, 也是間接測定的重要校正方法。 缺點是:對植物本身具有一定破壞性, 必須人工采集葉子樣品, 耗時耗力, 而且采樣不一定具有代表性。總體優(yōu)點:不破壞植物、可以更快、更大范圍和自動化的測量LAI, 因此被廣泛使用。How to get LAI ?How to get LAI ?直接法間接法葉子的采集&葉面積的測量空間檢測地面檢測接觸法非接觸法如由Wilson 提出傾斜點嵌塊法,。該法使用長尖針( 點嵌塊) 在已知高度角和方位角的植物冠層上探擊, 然后計算碰擊到冠層元素的次數(shù)。LA

3、 I 測量公式如下:L = K / G()式中, L 為LAI, K 為接觸次數(shù), G() 為投影函數(shù), 為天頂角。優(yōu)點：具有非破壞性；使用無須葉子是隨機(jī)分布的假設(shè)后LAI 與K 呈簡單的線性關(guān)系,計算簡便。缺點：只有采樣數(shù)足夠大時才能置信, 并且對較高的冠層實施比較困難。How to get LAI ?How to get LAI ?直接法間接法葉子的采集&葉面積的測量空間檢測地面檢測接觸法非接觸法 地面檢測間接非接觸法主要使用基于冠層內(nèi)光透射的光學(xué)模型方法。 光學(xué)模型方法應(yīng)用基于冠層組分隨機(jī)分布假設(shè)的比爾- 朗伯定律( Beer-Lambert-law ) 指數(shù)遞減模型以及基于葉角

4、分布函數(shù)的光分布模型。 考慮了冠層輻射的截取與入射光的成分、光屬性和冠層結(jié)構(gòu)的關(guān)系, 使用光量子傳感器、電容傳感器和激光傳感器等傳感器測量到地面的輻射( 直射、散射和總輻射) 。 優(yōu)點：光學(xué)模型方法具有速度快, 通用性強(qiáng), 非破壞性。 缺點：由于LAI 推導(dǎo)模型中, 對冠層結(jié)構(gòu)和輻射屬性進(jìn)行了一定假設(shè),測量時通常需要晴朗的天空, 而且受到了葉傾角、葉型、葉簇和非葉子單元等因素的影響。典型儀器典型儀器-SunscanHow to get LAI ?How to get LAI ?展 望 間接測量間接測量LAI LAI 技術(shù)技術(shù)會不斷隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展向高精度、更快速、范圍廣的方向發(fā)展, 其應(yīng)用也

5、會越來越得到重視。間接測量的方法是測量LAI 的重要手段, 其中的光學(xué)模型方法最具有潛力, 因為它具有速度快, 通用性強(qiáng), 非破壞性的優(yōu)點。精度方面精度方面：1具備利用光譜進(jìn)行葉子和背景的識別能力；2能在陰天或晴天都能工作；3能在直射、散射的光條件下均能工作。速度方面速度方面：進(jìn)行新模型和算法的設(shè)計, 以提高測量速度。What is What is SunscanSunscan ? ?Sunscan =SS1 Sunscan探頭掌上電腦BF3漫反射傳感器What can What can SunscanSunscan do for us ? do for us ? Sunscan(植物冠層分析

6、儀)是一臺通過菜單操作的線性光合有效輻射測量儀，用于測量作物生長的限制因素的有價值的信息。 基本功能：1、測量植物冠層中光線的攔截情況，即快速實時測量有效光合輻射PAR值，用來描繪作物冠層PAR的分布圖。 2、計算冠層的葉面積指數(shù)LAI值。注：PAR(光合有效輻射光合有效輻射)太陽輻射中能被綠色植物用來進(jìn)行光合作用的那部分能量成為光合有效輻射，photosynthetically active radiation 的縮寫。 How does it work ?How does it work ? 根據(jù)冠層吸收的Beer法則、Wood的SunScan冠層分析方程以及Campbell的橢圓葉面角度

7、分布方程，使用光量子傳感器來測量、計算和分析植物冠層截獲和穿透的光合有效輻射及葉面積指數(shù)。How does it work ?How does it work ?計算公式如下：式中， 為冠層透過率，L 為冠層葉面積指數(shù)； La 為黑葉模型葉面積指數(shù)，K 為消光系數(shù)，a 為PAR 波段的吸收系數(shù)（SUNSCAN 默認(rèn)為0.85）；fb 為直射光占入射光的比例；x 為橢圓形葉傾角分布參數(shù)ELADP）； 為太陽光入射天頂角。g、A、B、C 均為x 的函數(shù)。在透過率可求的情況下，通過迭代可計算出L 值。708.022)12.1(702.1)tan(),(xxxxK)()(3)1(1),()()1(xC

8、aadirLxBaLbLagxKbeLxAefef)1(1agLLaHow does it work ?How does it work ? 測量LAI 時，使用光量子傳感器、電容傳感器和激光傳感器等傳感器測量冠層頂部及底部的輻射值，可計算出冠層的透過率。 再根據(jù)直射輻射和散射輻射的輻射傳輸原理，考慮冠層輻射的截取與入射光的成分、光屬性和冠層結(jié)構(gòu)的關(guān)系，計算截獲光線的葉面積指數(shù)。Tips & Notesu該儀器適用于均一下墊面植被的LAI測算u該儀器適用于單株植物(喬灌木等)的PAR分布圖測繪u測量時要求天氣狀況穩(wěn)定，堅決杜絕波動性天氣情況下測量(多云)u測量時，注意獲取數(shù)據(jù)時人為控制

9、條件的同質(zhì)性(SS1探頭的放置位置和角度)uBF3和SS1探頭使用時處于基本水平狀態(tài)u無線傳輸單元之間不能有人體或者高大喬灌木阻擋，陰雨天使用可能會影響無線傳輸?shù)木嚯xTips & NotesTips & Notes1. BF3和SS1探頭，都是靠4節(jié)堿性電池供電，耗電量很小。一般情況下，新電池可以維持6-12個月的連續(xù)供電2. 無線傳輸模塊的供電也是4節(jié)堿性電池。能提供500-1000h的持續(xù)供電3. 當(dāng)BF3電池電壓降低接近4500mv，SS1探頭和無線傳輸模塊電池電壓降低接近5000mv，請立即更換電池4. BF3和SS1探頭電路板處均置放有干燥劑，當(dāng)顏色指示點顏色由藍(lán)色變?yōu)榱朔奂t色，請立即更換干燥劑包5. PDA請定期充放電，即使長期不用，請不要超過3個月給其充放電一次。以免電池虧電損毀。Tips & NotesTips & NotesDataThere are some c