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葉面積指數
葉片總面積占土地面積的倍數
葉面積指數，亦稱(chēng)葉面積系數。是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數。它與植被的密度、結構（單層或復層）、樹(shù)木的生物學(xué)特性（分枝角、葉著(zhù)生角、耐蔭性等）和環(huán)境條件（光照、水分、土壤營(yíng)養狀況）有關(guān)，是表示植被利用光能狀況和冠層結構的一個(gè)綜合指標。
基本信息
| 中文名 | 葉面積指數 |
| 外文名 | leaf area index |
| 別名 | 葉面積系數 |
| 定義 | 單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數 |
| 計算公式 | 葉面積指數=葉片總面積/土地面積 |
| 測定方法 | 直接方法、間接方法 |
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定義
葉面積指數（leaf area index）又叫葉面積系數，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數。即：葉面積指數=葉片總面積/土地面積。在田間試驗中，葉面積指數（LAI）是反映植物群體生長(cháng)狀況的一個(gè)重要指標，其大小直接與最終產(chǎn)量高低密切相關(guān)。
計算公式
常用葉面積指數（LAI）由下式中求得：葉面積用直尺測量每株各葉片的葉長(cháng)（Lij）和最大葉寬（Bij）。式中，n為第j株的總葉片數；m為測定株數；ρ種為種植密度。
作用及意義
葉面積指數是反映作物群體大小的較好的動(dòng)態(tài)指標。葉面積指數可以反映在一定的范圍內，作物的產(chǎn)量隨葉面積指數的增大而提高。當葉面積指數增加到一定的限度后，田間郁閉，光照不足，光合效率減弱，產(chǎn)量反而下降。蘋(píng)果園的最大葉面積指數一般不超過(guò)5，能維持在3~4較為理想。盛果期的紅富士蘋(píng)果園，生長(cháng)期畝枝量維持在10~12萬(wàn)條之間，葉面積指數基本能達到較為適宜的指標。
氮對提高葉面積指數、光合勢、葉綠素含量和生長(cháng)率均有促進(jìn)作用，而凈同化率隨施氮增加而下降。施氮對大豆光合速率無(wú)顯著(zhù)影響。隨施氮增加葉面積指數提高的正效應可以抵消凈同化率下降的負效應，從而最終獲得一個(gè)較高的生長(cháng)率。因此，高產(chǎn)栽培首先應考慮獲得適當大的葉面積指數。
在生態(tài)學(xué)中，葉面積指數是生態(tài)系統的一個(gè)重要結構參數，用來(lái)反映植物葉面數量、冠層結構變化、植物群落生命活力及其環(huán)境效應，為植物冠層表面物質(zhì)和能量交換的描述提供結構化的定量信息，并在生態(tài)系統碳積累、植被生產(chǎn)力和土壤、植物、大氣間相互作用的能量平衡，植被遙感等方面起重要作用。
測定方法
直接方法
直接測定方法是一種傳統的、具有一定破壞性的方法。
1、葉面積的測定，傳統的格點(diǎn)法和方格法。
3、儀器測定法。葉面積測定儀可以分成兩種類(lèi)型，分別通過(guò)掃描和拍攝圖像獲取葉面積。掃描型葉面積儀主要由
掃描器（掃描相機）、數據處理器、處理軟件等組成，可以獲得葉片的面積、長(cháng)度、寬度、周長(cháng)、葉片長(cháng)度比和形狀因子以及累積葉片面積等數據，主要儀器有：CI-202便攜式葉面積儀、LI-3000臺式或便攜式葉面積儀、AM-300手持式葉面積儀等。此外，還有使用臺式掃描儀和專(zhuān)業(yè)圖像分析軟件測定的方法。圖像處理型葉面積儀由數碼相機、數據處理器、處理分析軟件和計算機等組成，可以獲取葉片面積、形狀等數據，主要儀器有：WINDI2AS圖象分析系統、SKYE葉片面積圖像分析儀、Decagon-Ag圖象分析系統、WinFOLIA多用途葉面積儀。
葉面積指數
間接方法
1、點(diǎn)接觸法
式中，LAI為葉面積指數，n為探針接觸到的葉片數，G（θ）為投影函數，θ為天頂角.
點(diǎn)接觸法是由測定群落蓋度的方法演進(jìn)而來(lái)的，在小作物L(fēng)AI的測量中較準確，但在森林中應用比較困難，主要是由于森林植物樹(shù)體高大以及針葉樹(shù)種中高密度的針葉影響了測定。
2、消光系數法
該法通過(guò)測定冠層上下輻射以及與消光系數該法通過(guò)測定冠層上下輻射以及與消光系數相關(guān)的參數來(lái)計算葉面積指數，前提條件是假設葉片。隨機分布和葉傾角呈橢圓分布，由Beer-Lambert定
律知：
式中：LAI為葉面積指數，Q0和Q分別為冠層上下部的太陽(yáng)輻射，k為特定植物冠層的消光系數，一般在0.13～1.15變化，其計算公式為：
其中x為葉傾角分布參數，θ為天頂角。消光系數k與植物種類(lèi)、天頂角、葉片傾角以及非葉生物量有關(guān)，在確定時(shí)常需要根據經(jīng)驗公式獲得，如關(guān)德新等在研究長(cháng)白山針闊葉混交林時(shí)，利用觀(guān)測結果反推消光系數k值。該方法中消光系數如果能夠準確地加以測量，那么得出的葉面積指數也較準確.
3、經(jīng)驗公式法
經(jīng)驗公式法利用植物的胸徑、樹(shù)高、邊材面積、冠幅等容易測量的參數與葉面積或葉面積指數的相關(guān)關(guān)系建立經(jīng)驗公式來(lái)計算。研究表明：葉面積指數與胸徑平方和樹(shù)高的乘積有顯著(zhù)的指數相關(guān)性，邊材面積與葉面積具有很高的相關(guān)性，林冠開(kāi)闊度與葉面積指數呈較好的指數關(guān)系。經(jīng)驗公式法的優(yōu)點(diǎn)在于測量參數容易獲取，對植物破壞性小，效率較高，然而經(jīng)驗公式具有特定性，并不適合于任何樹(shù)種，因而該法的應用具有一定的局限性.
4、遙感方法
衛星遙感方法為大范圍研究LAI提供了有效的途徑。主要有2種遙感方法可用來(lái)估算葉面積指數，一種是統計模型法，主要是將遙感圖像數據如歸一化植被指數NDVI、比植被指數RVI和垂直植被指數PVI與實(shí)測LAI建立模型。這種方法輸入參數單一，不需要復雜的計算，因此成為遙感估算LAI的常用方法。但不同植被類(lèi)型的LAI與植被指數的函數關(guān)系會(huì )有所差異，在使用時(shí)需要重新調整、擬合。另一種是光學(xué)模型法，它基于植被的雙向反射率分布函數是一種建立在輻射傳輸模型基礎上的模型，它把LAI作為輸入變量，采用迭代的方法來(lái)推算LAI.這種方法的優(yōu)點(diǎn)是有物理模型基礎，不受植被類(lèi)型的影響，然而由于模型過(guò)于復雜，反演非常耗時(shí)，且反演估算LAI過(guò)程中有些函數并不總是收斂的.
5、光學(xué)儀器法
光學(xué)儀器法按測量原理分為基于輻射測量的方法和基于圖像測量的方法.
⑴基于輻射測量的方法。該方法是通過(guò)測量輻射透過(guò)率來(lái)計算葉面積指數，主要儀器有：LAI-2000、AccuPAR、Sunscan、SunfleckceptometerDemon和TRAC(TracingRadiationandArchitectureofCano2pies）等.這些儀器主要由輻射傳感器和微處理器組成，它們通過(guò)輻射傳感器獲取太陽(yáng)輻射透過(guò)率、冠層空隙率、冠層空隙大小或冠層空隙大小分布等參數來(lái)計算葉面積指數.前5種儀器都假設均一冠層、葉片隨機分布和橢圓葉角分布，在測量葉簇生冠層時(shí)有困難。而TRAC通過(guò)測量集聚指數，能有效地解決集聚效應的問(wèn)題，使得葉面積指數計算可以不用假設葉片在空間隨機分布，減小了有效葉面積指數與現實(shí)葉面積指數之間計算的誤差.基于輻射測量?jì)x器的優(yōu)點(diǎn)是測量簡(jiǎn)便快速，但容易受天氣影響，常需要在晴天下工作.
⑵基于圖像測量的方法.該方法是通過(guò)獲取和分析植物冠層的半球數字圖像來(lái)計算葉面積指數，儀器主要有CI-100、WINSCANOPY、HemiView、HCP(HemisphericalCanopyPhotography）等，這些圖像分析系統通常由魚(yú)眼鏡頭、數碼相機、冠層圖像分析軟件和數據處理器組成.其原理是通過(guò)魚(yú)眼鏡頭和數碼相機獲取冠層圖像，利用軟件對冠層圖像進(jìn)行分析，計算太陽(yáng)輻射透過(guò)系數、冠層空隙大小、間隙率參數等，進(jìn)而推算有效葉面積指數。基于圖像測量的儀器和方法測量精度較高，速度則較基于輻射測量的儀器慢，且常需要對圖像進(jìn)行后期處理.此外，測量時(shí)需要均一的光環(huán)境，如黎明、黃昏、陰天等，晴天會(huì )使魚(yú)眼鏡頭低估或者高估太陽(yáng)輻射或散射。
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