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冠层分析仪又叫叶面积指数仪,是农业种植应用较为广泛的仪器之一,它的作用在于能够通过光谱技术,实时输出作物叶绿素、氮素、水分含量的诊断结果。冠层分析仪由传感器和控制器组成,通过无线的方式进行数据传输。
冠层分析仪使用原理:
当光线透过植物冠层时,由于受到叶片和枝干的阻拦,辐射强度会迅速消减。根据其消减程度就可推算出植物的叶量。冠层分析仪便是依据此原理,通过测量植被冠层以上(A)和植被冠层以下(B)5个角度的透射光线,利用植被树冠的辐射转移模型,计算叶面积指数。
冠层分析仪测量一次至少包括10个数据:传感器置于冠层上方的5个数据和传感器置于冠层下方的5个数据。这两组数据测量时,传感器都要水平朝上放置。通过这两组相应数据相除就可计算出5个冠层透射率值。
冠层分析仪使用假设条件:
1、叶片不透光,且无反射:假设冠层下的读值不包括任何叶片反射或透射的光线。冠层分析仪探头波长范围320-490nm,过滤了波长大于490nm的光线。因为在低于490nm区域的光线受叶片反射及透射射作用Z小。这使得叶簇在天空背景下是黑色的,从而满足了前题假设。
2、叶片排列是随机的:不同的冠层有不同的形状,可能是条状(条播作物)、椭圆体(单一植株)、巨大的正方体(草地)或者是有孔的大正方体(充满林隙的落叶林)。在这些不同形状的空间中叶片分布是随机的。
3、叶片面积相对每环的观测范围是很小的:即冠层分析仪探头与Z近叶片的距离应至少为叶片宽度的4倍。
4、叶片的位置分布是随机的:不管叶片如何倾斜,只要所有叶片不是朝向同一角度即可。用广视角进行测量时这种假设基本是得到满足的。
1、植物生长调节剂的评估。
2、客观有效地对各种叶片病害的评级。
3、监测应用除草剂的效果。
4、用于土壤改善和肥力的研究。
5、叶面施肥的研究。
6、灌溉日程安排的研究。
7、干旱对植物生长和产量的影响。
8、不同基因型的特性。
9、试验地变异的评估。
1、斜坡的影响:
在测量的过程中,有些测量对象是在斜坡上的,因此此时就需要注意了,对于斜坡测量,使用作物冠层分析仪的时候,应该尽量使传感器保持与斜坡相匹配,而不是实际的水平。
2、样地尺寸:
由于在测量的过程中,要保证传感器的视野范围是冠层高度的三倍,因此这就对样地的尺寸有要求,如果尺寸太小,势必会影响测定结果,但是如果实在是无法解决样地尺寸太小的问题,那么可以采用观察帽的方法来解决这个问题。
3、光线要求:
直射的阳光:应尽可能避免直射的阳光,尽量在日出日落时或多云的天气进行测量,如果避免不了,那么需要注意:使用270度的遮盖帽或更小的视野遮盖帽;背对阳光进行测量,遮挡住日光和操作者本身;对植物冠层进行遮阴处理;
光线不均匀的天气条件:天空云分布不均匀导致光线不均匀,则等待云彩飘过并遮挡了阳光时再进行测量。
适宜光线条件:均匀的阴天或者散射光照下才能测量。Z易找到合适的测量时间往往是黎明之前和日落之后的瞬间。作为一般原则,如果可以看到地上的影子或者林冠上有阳光照射的叶子,这时的天空的光照条件就没有满足。
4、叶片与传感器的距离限制:
一个叶片与传感器的距离是重要的,太近将导致冠层分析仪测量的误差。简单的计算方法是根据采用的遮盖帽的角度来得到距离因子参数,再除以B值的重复次数,再乘以叶片的宽度,即得到Z小需要的距离了。如果距离无法缩小,可以考虑增加重复次数来解决这个问题。
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