研究論文
方紅亮研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表葉面積指數(shù)和聚集指數(shù)季節(jié)變化與相關(guān)關(guān)系的論文
文章來(lái)源： | 發(fā)布時(shí)間：2018-02-28 | 【打印】 【關(guān)閉】
葉面積指數(shù)（leaf area index, LAI）是指單位地面上的綠葉面積，是植被冠層最為顯著的特征之一。植被聚集指數(shù)（clumping index, CI）描述葉子在植被冠層中的隨機(jī)和聚集分布情況。當(dāng)葉子隨機(jī)分布時(shí)，CI為1；當(dāng)葉子聚集分布時(shí)，聚集指數(shù)小于1。自然界中大多數(shù)的葉子呈現(xiàn)聚集分布狀態(tài)（CI < 1）。LAI和CI是植被光合作用模型和蒸散模型中的一個(gè)重要參數(shù)，它在土壤-植被-大氣之間物質(zhì)交換與能量流動(dòng)中扮演著重要作用。精確地估計(jì)植被冠層LAI和CI，對(duì)研究植被生態(tài)水文過(guò)程、CO2和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)及氣候變化對(duì)植被的影響有重要幫助。
由于觀測(cè)手段的限制，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)LAI和CI二者的季節(jié)變化特征一直缺乏可靠的研究，對(duì)二者之間的關(guān)系也缺乏明確的結(jié)論。現(xiàn)有的觀測(cè)大多依賴于手持式光學(xué)儀器，這些儀器通常比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不利于大面積長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)觀測(cè)。
中科院地理資源所方紅亮研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)東北選取了玉米、大豆和高粱三種闊葉作物，引進(jìn)最新的LAI自動(dòng)觀測(cè)儀器，并利用智能手機(jī)觀測(cè)方法，于2016年進(jìn)行了整個(gè)生長(zhǎng)季的連續(xù)觀測(cè)，獲得了首套完整的全生長(zhǎng)季同步LAI和CI數(shù)據(jù)。
通過(guò)對(duì)所獲數(shù)據(jù)的分析，該研究發(fā)現(xiàn)：（1）在季節(jié)上，農(nóng)作物CI呈S型變化，即CI在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期隨著LAI的增加而降低，在此后隨LAI升高，在后期又有降低。（2）CI與LAI二者呈V型分段線性關(guān)系，即在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段CI與LAI負(fù)相關(guān)，生殖生長(zhǎng)階段二者呈正相關(guān)。（3）新型LAI自動(dòng)觀測(cè)儀器（PASTIS-57）能夠較為準(zhǔn)確的捕獲闊葉作物L(fēng)AI的季節(jié)變化，與傳統(tǒng)光學(xué)儀器相比誤差在15%左右。然而，智能手機(jī)軟件獲取的數(shù)據(jù)可靠性較低，誤差通常超過(guò)20%。
本研究為進(jìn)一步深入研究植被的結(jié)構(gòu)特性（如LAI和CI等）提供了新的研究方向，同時(shí)為合理使用LAI和CI觀測(cè)儀器提供了指導(dǎo)。該研究中獲取的數(shù)據(jù)將有利于驗(yàn)證遙感獲取的LAI和CI產(chǎn)品。
本研究獲得了中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金（41471295和41531174）和中國(guó)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFA0600201）的支持。
黑龍江海倫農(nóng)田野外葉面積指數(shù)和聚集指數(shù)測(cè)量工作報(bào)告（HELM 2016）：
http://www.jhprecise.com/kfjl/zlxz/
相關(guān)研究論文：
Fang, H., Ye Y., Liu, W., Wei, S., and Ma, L., 2018. Continuous estimation of canopy leaf area index (LAI) and clumping index over broadleaf crop fields: An investigation of the PASTIS-57 instrument and smartphone applications. Agricultural and Forest Meteorology, 253-254, 48-61.
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