研究論文
方紅亮研究團隊發表葉面積指數和聚集指數季節變化與相關關系的論文
文章來源： | 發布時間：2018-02-28 | 【打印】 【關閉】
葉面積指數（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（clumping index, CI）描述葉子在植被冠層中的隨機和聚集分布情況。當葉子隨機分布時，CI為1；當葉子聚集分布時，聚集指數小于1。自然界中大多數的葉子呈現聚集分布狀態（CI < 1）。LAI和CI是植被光合作用模型和蒸散模型中的一個重要參數，它在土壤-植被-大氣之間物質交換與能量流動中扮演著重要作用。精確地估計植被冠層LAI和CI，對研究植被生態水文過程、CO2和營養物質循環及氣候變化對植被的影響有重要幫助。
由于觀測手段的限制，長期以來對LAI和CI二者的季節變化特征一直缺乏可靠的研究，對二者之間的關系也缺乏明確的結論?，F有的觀測大多依賴于手持式光學儀器，這些儀器通常比較費時費力，不利于大面積長時間連續觀測。
中科院地理資源所方紅亮研究團隊在中國東北選取了玉米、大豆和高粱三種闊葉作物，引進最新的LAI自動觀測儀器，并利用智能手機觀測方法，于2016年進行了整個生長季的連續觀測，獲得了首套完整的全生長季同步LAI和CI數據。
通過對所獲數據的分析，該研究發現：（1）在季節上，農作物CI呈S型變化，即CI在營養生長期隨著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型分段線性關系，即在營養生長階段CI與LAI負相關，生殖生長階段二者呈正相關。（3）新型LAI自動觀測儀器（PASTIS-57）能夠較為準確的捕獲闊葉作物LAI的季節變化，與傳統光學儀器相比誤差在15%左右。然而，智能手機軟件獲取的數據可靠性較低，誤差通常超過20%。
本研究為進一步深入研究植被的結構特性（如LAI和CI等）提供了新的研究方向，同時為合理使用LAI和CI觀測儀器提供了指導。該研究中獲取的數據將有利于驗證遙感獲取的LAI和CI產品。
本研究獲得了中國國家自然科學基金（41471295和41531174）和中國國家重點研發計劃（2016YFA0600201）的支持。
黑龍江海倫農田野外葉面積指數和聚集指數測量工作報告（HELM 2016）：
http://m.jhprecise.com/kfjl/zlxz/
相關研究論文：
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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