잎영역지수

Leaf area index

잎 면적지수(LAI)는 식물 캐노피 특성을 나타내는 치수 없는 수량이다. 넓은 잎 캐노피에서 단위 지면 면적당 단면 녹색 잎 면적(LAI = 잎 면적/지반 면적, m/m22)으로 정의된다.[1] 코니퍼에서 LAI에 대한 세 가지 정의가 사용되어 왔다.

  • 단위 지면 면적당 전체 니들 표면적의 절반
  • 유닛 접지 면적당 투영(또는 넓은 잎 캐노피 정의에 따른 단측) 니들 영역
  • 단위 지면 면적당 총 니들 표면적

"총 잎 면적의 절반"이라는 정의는 가스 교환과 같은 생물학적 과정에 관련된 반면, "투영된 잎 면적"이라는 정의는 잎이 평평하거나 두껍거나 3D 모양이 아닐 때 한 방향으로 주어진 면적을 투영하는 것이 다른 방향으로 다를 수 있기 때문에 무시되었다. 또한 경사진 표면에서 LAI를 명확히 하기 위해 "지반 표면적"을 "수평 지표면적"으로 구체적으로 정의한다. "단위 수평 지표면 면적당 총 잎 면적의 절반"이라는 정의는 모든 종류의 잎과 평평하거나 경사진 표면에 적합하다.[4]

잎 면적 지수(LAI)는 식물의 단위 지반 또는 트렁크 표면 면적당 잎 면적을 나타내며 식물의 성장률을 나타내는 지표로 일반적으로 사용된다. LAI는 캐노피의 크기뿐만 아니라 그 밀도, 잎이 서로와 광원에 대해 지향하는 각도와도 관련이 있는 복잡한 변수다. 또한 LAI는 식물활동의 계절적 변화에 따라 달라지며,[5] 일반적으로 새로운 잎이 생산되는 봄에 가장 높고 잎이 지는 늦여름이나 초가을에 가장 낮다. LAI에 대한 연구는 "생리학"[6]이라고 불린다.

해석 및 적용

LAI Respiration.gif

LAI는 단위 지반 면적당 잎의 총 면적에 대한 척도로 식물이 가로챌 수 있는 빛의 양과 직접 관련이 있다. 그것은 광합성 1차 생산, 증발, 그리고 농작물 성장을 위한 참조 도구로서 예측하는 데 사용되는 중요한 변수다. 이와 같이 LAI는 이론적 생산 생태계에서 필수적인 역할을 하고 있다. 1차 생산률에 선형 비례하는 LAI와 빛 가로채기의 역 지수적 관계가 설정되었다.[citation needed][7][8]

여기서 P는max 최대 1차 생산량을 지정하고 은 작물별 성장 계수를 지정한다. 이 역 지수함수를 1차 생산함수라고 한다.

LAI의 범위는 0(베어 접지)에서 10(센스 침엽수림)까지입니다.[9]

LAI 결정

LAI는 식물 캐노피에서 통계적으로 유의한 잎 표본을 추출하여 표본 그림당 잎 면적을 측정하고 플롯 토지 표면 영역으로 나누어 직접 결정할 수 있다. 간접적인 방법은 캐노피 기하학이나 빛 소멸을 측정하여 LAI와 관련시킨다.[10]

직접 방법

캐노피 아래 분포된 특정 부위의 덫에 잎이 떨어지는 동안 잎을 모아 낙엽성 종에 직접적 방법을 쉽게 적용할 수 있다. 수집된 잎의 면적은 잎 면적 미터나 이미지 스캐너 및 이미지 분석 소프트웨어(ImageJ)와 모바일 애플리케이션(리프스캔, 페티올, 이지 리프 영역)을 사용하여 측정할 수 있다. 그런 다음 측정된 잎 영역은 LAI를 얻기 위한 트랩 영역으로 나눌 수 있다. 또는 잎 면적은 수집된 잎의 하위 샘플에서 측정될 수 있으며 잎 건조 질량(예: 특정 잎 영역, SLA cm2/g)에 연결될 수 있다. 그렇게 하면 모든 잎의 면적을 일일이 측정할 필요가 없고 건조 후 채취한 잎의 무게를 재야 한다(48시간 동안 60~80℃에서). 잎 건조 질량에 특정 잎 면적을 곱한 잎이 잎 면적으로 변환된다.
상록수 종의 직접적인 방법은 반드시 파괴적이다. 그러나 일정한 지표면 내의 초목을 수확하고 잎 면적을 측정하여 농작물과 목초지에 널리 쓰인다. 이러한 파괴적 기법을 자연 생태계, 특히 상록수종의 숲에 적용하는 것은 매우 어렵다(또한 비윤리적이다). 산림업자들은 상록수림의 잎사귀 영역을 측량적 관계를 통해 결정하는 기술을 개발했다.
LAI를 추정하는 직접적 방법의 어려움과 한계 때문에 적용이 쉽고 빠른 간접적 방법의 참고자료로 주로 사용된다.

간접적인 방법

숲의 캐노피의 반구형 사진. 하늘과 캐노피 면적의 비율은 대략 LAI에 사용된다.

현장에서 LAI를 간접적으로 추정하는 방법은 다음 두 가지 범주로 나눌 수 있다.

  1. 플럼블 라인 및 경사 지점 쿼드레이트와[citation needed] 같은 간접 접촉 LAI 측정
  2. 간접 비접촉 측정

첫 번째 방법과 관련된 주관성과 노동력 때문에, 일반적으로 간접 비접촉 측정치가 선호된다. Non-contact LAI tools, such as hemispherical photography, Hemiview Plant Canopy Analyser from Delta-T Devices, the CI-110 Plant Canopy Analyzer [1] from CID Bio-Science, LAI-2200 Plant Canopy Analyzer [2] from LI-COR Biosciences and the LP-80 LAI ceptometer [3] from Decagon Devices, measure LAI in a non-destructive way. 반구형 사진 방법은 식물 캐노피 아래에서 찍은 위로 보이는 피쉬아이 사진을 분석하여 LAI 및 기타 캐노피 구조 속성을 추정한다. LAI-2200은 광각 광학센서로 측정한 일사량 측정에서 LAI 및 기타 캐노피 구조 속성을 계산한다. 캐노피 위와 아래에서 이루어지는 측정은 5개의 각도에서 캐노피 빛의 가로채기를 결정하기 위해 사용되며, 이로부터 LAI는 식물성 캐노피에서 복사 전달 모델을 사용하여 계산된다. LP-80은 캐노피 위와 지면 수준에서 빛의 수준 차이를 측정하고 잎 각도 분포, 태양 정점 각도, 식물 소멸 계수를 인수하여 LAI를 계산한다. 다른 변수(캐노피 기하학, 빛 가로채기, 잎 길이 및 폭 [11]등)의 관측에 기초하여 LAI를 계산하는 이러한 간접적인 방법은 일반적으로 더 빠르고 자동화에 적합하며, 따라서 더 많은 수의 공간 표본을 얻을 수 있다. 직접(파괴) 방법과 비교할 때 편리성의 이유로, 이러한 도구는 점점 더 중요해지고 있다.

방법의 단점

직접방법의 단점은 특히 연구면적이 매우 크면 파괴적이고 시간이 많이 걸리며 비용이 많이 든다는 것이다.

간접적인 방법의 단점은 매우 밀집된 캐노피에서 LAI의 가치를 과소평가할 수 있는 경우가 있는데, 이는 서로 놓여 있는 잎을 설명하지 않고, 이론적인 LAI 모델에 따라 근본적으로 하나의 잎으로 작용하기 때문이다.[12] 캐노피 내 비랜덤성에 대한 무지로 인해 LAI가 25%까지 과소평가될 수 있으며 간접적인 방법으로 경로 길이 분포를 도입하면 LAI의 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.[13]

참고 항목

참조

  1. ^ Watson, D.J. (1947). "Comparative physiological studies on the growth of field crops: I. Variation in net assimilation rate and leaf area between species and varieties and within and between years". Annals of Botany. 11: 41–76. doi:10.1093/oxfordjournals.aob.a083148.
  2. ^ Chen, J.M.; Black, T.A. (1992). "Defining leaf area index for non-flat leaves". Agricultural and Forest Meteorology. 57: 1–12. doi:10.1016/0168-1923(91)90074-z.
  3. ^ GHOLZ, HENRY L.; FITZ, FRANKLIN K.; WARING, R.H. (1976). "Leaf area differences associated with old-growth forest communities in the western Oregon Cascades". Canadian Journal of Forest Research. 6 (1): 49–57. doi:10.1139/x76-007. S2CID 85319218.
  4. ^ Yan, G.J.; Hu, R.H.; Luo, J.H.; Marie, W.; Jiang, H.L.; Mu, X.H.; Xie, D.H.; Zhang, W.M. (2019). "Review of indirect optical measurements of leaf area index: Recent advances, challenges, and perspectives". Agricultural and Forest Meteorology. 265: 390–411. doi:10.1016/j.agrformet.2018.11.033.
  5. ^ Maass, JoséManuel; Vose, James M.; Swank, Wayne T.; Martínez-Yrízar, Angelina (1995-06-01). "Seasonal changes of leaf area index (LAI) in a tropical deciduous forest in west Mexico". Forest Ecology and Management. 74 (1): 171–180. doi:10.1016/0378-1127(94)03485-F. ISSN 0378-1127.
  6. ^ Tomažič, Irma; Korošec-Koruza, Zora (2003-11-01). "Validity of Phyllometric Parameters Used to Differentiate Locan Vitis Vinifera L. Cultivars". Genetic Resources and Crop Evolution. 50 (7): 773–778. doi:10.1023/A:1025085012808. ISSN 1573-5109.
  7. ^ 퍼먼, D. M., E. J. 앨런. "감자의 빛 가로채기와 지상 커버와 잎 면적 지수와의 관계" 농업과학 113호, 제3호 (1989년 12월) : 355–59. https://doi.org/10.1017/S0021859600070040. https://www.niab.com/uploads/files/Light_interception_ground_cover_LAI_Firman_Allen_1989.pdf
  8. ^ 아스너, 그레고리 P, 조나단 M 오 스컬록, 그리고 제프리 에이 히키. "잎 면적 지수 관측치의 글로벌 종합: 생태학적 및 원격 감지 연구에 대한 시사점." 글로벌 에코시스템, 2003, 15. http://www2.geog.ucl.ac.uk/~mdisney/teaching/teachingNEW/GMES/LAI_GLOBAL_RS.pdf
  9. ^ Iio, Atsuhiro; Hikosaka, Kouki; Anten, Niels P. R.; Nakagawa, Yoshiaki; Ito, Akihiko (2014). "Global dependence of field-observed leaf area index in woody species on climate: a systematic review". Global Ecology and Biogeography. 23 (3): 274–285. doi:10.1111/geb.12133. ISSN 1466-8238.
  10. ^ Breda, N (2003). "Ground-based measurements of leaf area index: A review of methods, instruments and current controversies". Journal of Experimental Botany. 54 (392): 2403–2417. doi:10.1093/jxb/erg263. PMID 14565947.
  11. ^ Blanco, F.F.; Folegatti, M.V. (2003). "A new method for estimating the leaf area index of cucumber and tomato plants". Horticultura Brasileira. 21 (4): 666–669. doi:10.1590/S0102-05362003000400019.
  12. ^ Wilhelm, W.W.; Ruwe, K.; Schlemmer, M.R. (2000). "Comparisons of three Leaf Area Index Meters in a Corn Canopy". Crop Science. 40 (4): 1179–1183. doi:10.2135/cropsci2000.4041179x.
  13. ^ Hu, Ronghai; Yan, Guangjian; Mu, Xihan; Luo, Jinghui (2014). "Indirect measurement of leaf area index on the basis of path length distribution". Remote Sensing of Environment. 155: 239–247. doi:10.1016/j.rse.2014.08.032.

메모들