如何计算AccuPAR设定中的叶片分布系数X

AccuPAR LP-80 可以快速、直接地测量冠层内的光合有效辐射。当打开机器后，可以实时的进行光合有效辐射测量，同时 得到叶面积指数（LAI）。LAI是冠层内所有叶片单面面积与冠层对应的地面面积的比值。最初直接测量LAI的步骤如下：测量冠层内每一片叶片的叶面积，然后除以冠层对应的地面面积。这种方法非常耗时，且对冠层具有破坏性，因此目前已经很少应用。

目前，多种方法可以测量LAI，例如：半球成像法和光学传感器法。LP80是通过测量光合有效辐射来计算LAI，在计算过程中，需要使用一些相关参数，其中一个非常重要的就是X，即冠层的叶片分布角度。

X 含义

X就是叶片角度分布系数(canopy angle distribution parameter)。它是一个冠层结构参数，描述了叶片在冠层内的空间分布状态。如果叶片在冠层内的分布是随机的，我们就可以认为叶片呈球形分布。即冠层内的每一个叶片的移动都不会影响整个冠层的叶片结构。呈球形分布的叶片X = 1。在自然状态下，许多情况下，X > 1或X < 1。

一些文献已经公布了某些植物的X值（见下表,来自LP80说明书）

但是不同植物之间该值差异很大，因此就非常有必要确定特定植物的X值。说明书上公布的X值都在小数点后两位，但由于冠层结构变异较大，实际上这种精度的X值是得不到的。LAI计算非常重要，但LP80计算出的也是一个近似值。此过程中会使用X值，因此准确的X值更加有利于计算LAI。但在测量过程中使用不是很精确的X，在其他条件的调节下，也有可能测量出准确的LAI（如下图）。

图中显示LP – 80的测量误差、天顶角与叶片分配系数（X）的关系。其中设定X=1，但是实际测量时X值如图所示。假设在全日光下（fb = 0.8），发现测量误差与天顶角密切相关。大部分的测量是在天顶角大于30度的情况下进行的。如果在全日光时，如果不设定冠层叶片分布系数，那么误差至少是20%，该误差值随着fb的降低而降低，最后如果fb=0，则误差降低为0。如果叶片分布系数的估算精确度在10%，那么，在天顶角为0时，LAI的误差将会降低至5%，甚至更低。

估算步骤：

① 在测量植物样地，选择一个具等高等宽，且具有代表性的冠层。

②  确定垂直林窗的比率(t0)，即从垂直冠层角度看，冠层上层光强透射的百分比。

③  确定水平林窗的比率(t90)，即从水平角度透过冠层光强的百分比。

例如，在一个垂直叶片分布的冠层中，在水平方向上，冠层可以透过10%的光，遮挡90%的光，(t90) = 0.1。X可以用下面公式表示：

X = ln (t0) / ln (t90)                        （1）

从上面这个方程可知，如果叶片完全垂直，则X = 0。如果叶片呈球形分布，在水平和垂直树冠的方向上各有10%的光透过，则t0= t90 = 0.1，则X = 1。

但在实际操作时，估计一个典型冠层内透光的百分比是比较困难的。使用背景布（例如：1 m × 1 m）来估算上述参数相对比较容易：首先选择一个需要研究的典型冠层，其包括被研究冠层的所有典型特征，例如，如果研究行栽农作物，冠层特点包括从一个行中心跨行到另一个行中心。把冠层想象为一个立方体，首先估计t90，把背景布放在冠层后面，操作者站在冠层前面，通过观察背景布上的可见面积来估算出水平方向上的透光比率。然后再估算t0，把背景布放在冠层上部或者下部，操作者在背景布的对面去观察看到背景布的面积，来估算t0。然后利用方程1可以得到C值，在对LP80进行设定时，就可以使用该X值。

“AccuPAR植物冠层分析仪”详细技术指标