SCI论文

方红亮研究团队发表叶面积指数和聚集指数季节变化与相关关系的论文

文章来源:  |  发布时间:2018-02-28  |  【打印】 【关闭

  

  叶面积指数(leaf area index, LAI)是指单位地面上的绿叶面积,是植被冠层最为显著的特征之一。植被聚集指数(clumping index, CI)描述叶子在植被冠层中的随机和聚集分布情况。当叶子随机分布时,CI为1;当叶子聚集分布时,聚集指数小于1。自然界中大多数的叶子呈现聚集分布状态(CI < 1)。LAI和CI是植被光合作用模型和蒸散模型中的一个重要参数,它在土壤-植被-大气之间物质交换与能量流动中扮演着重要作用。精确地估计植被冠层LAI和CI,对研究植被生态水文过程、CO2和营养物质循环及气候变化对植被的影响有重要帮助。

   

  由于观测手段的限制,长期以来对LAI和CI二者的季节变化特征一直缺乏可靠的研究,对二者之间的关系也缺乏明确的结论。现有的观测大多依赖于手持式光学仪器,这些仪器通常比较费时费力,不利于大面积长时间连续观测。

   

  中科院地理资源所方红亮研究团队在中国东北选取了玉米、大豆和高粱三种阔叶作物,引进最新的LAI自动观测仪器,并利用智能手机观测方法,于2016年进行了整个生长季的连续观测,获得了首套完整的全生长季同步LAI和CI数据。

   

  通过对所获数据的分析,该研究发现:(1)在季节上,农作物CI呈S型变化,即CI在营养生长期随着LAI的增加而降低,在此后随LAI升高,在后期又有降低。(2)CI与LAI二者呈V型分段线性关系,即在营养生长阶段CI与LAI负相关,生殖生长阶段二者呈正相关。(3)新型LAI自动观测仪器(PASTIS-57)能够较为准确的捕获阔叶作物LAI的季节变化,与传统光学仪器相比误差在15%左右。然而,智能手机软件获取的数据可靠性较低,误差通常超过20%。

   

  本研究为进一步深入研究植被的结构特性(如LAI和CI等)提供了新的研究方向,同时为合理使用LAI和CI观测仪器提供了指导。该研究中获取的数据将有利于验证遥感获取的LAI和CI产品。

   

  本研究获得了中国国家自然科学基金(41471295和41531174)和中国国家重点研发计划(2016YFA0600201)的支持。

    黑龙江海伦农田野外叶面积指数和聚集指数测量工作报告(HELM 2016):

  http://www.lreis.ac.cn/kfjl/zlxz/ 


 

相关研究论文:

  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.

http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.02.003.