地球上所有能量的最終來源是太陽。大多數(shù)生物體通過光合作用、將 CO 2和 H 2 O轉(zhuǎn)化為碳水化合物（儲存的能量）和 O 2 來獲得這種能量。當(dāng)光合作用器中的色素吸收光子的能量，引發(fā)一系列光化學(xué)和化學(xué)事件時，就會發(fā)生光合作用。這種能量和物質(zhì)交換發(fā)生在哪里？在植物檐篷中。冠層中發(fā)生的光合作用量取決于冠層中葉子攔截的光合有效輻射 (PAR) 的量。

它比你想象的要復(fù)雜
可以計算出一片葉子中發(fā)生光合作用的速率，但在樹冠中，葉子是共同發(fā)揮作用的。將單片葉子的光合作用外推到整個樹冠是很復(fù)雜的。葉子的數(shù)量和它們在樹冠結(jié)構(gòu)中的排列可能是壓倒性的。葉面積、傾斜度和方向都會影響在樹冠中捕獲和使用光的程度。
檐篷中的光線變化很大
光通過檐篷在空間和時間上都有顯著變化。隨著遇到的葉子表面數(shù)量的增加，平均光照水平或多或少地通過冠層向下呈指數(shù)下降。對于某些樹冠，的葉面積出現(xiàn)在中心附近。因此，由于植物和生長形式的多樣性，從單一植物到同一植物的林分或植物群落，冠層結(jié)構(gòu)分析變得越來越復(fù)雜。
輻射的吸收和由此產(chǎn)生的光合作用取決于葉子的方向、天空中的太陽高度、光譜分布和光的多次反射以及葉子的排列。明暗區(qū)域的圖案可能很復(fù)雜，并且會隨著太陽的位置而變化。此外，在一年中的大部分時間里，樹葉的季節(jié)性會導(dǎo)致 PAR 的冠層截距相當(dāng)小。PAR 也可能被植物的非光合作用部分（樹皮、花等）攔截。葉片排列影響光攔截
葉顯示（角度方向）影響光攔截。嚴(yán)格垂直或水平方向的葉子是情況，但會出現(xiàn)大范圍的角度。當(dāng)太陽處于高角度時，垂直的葉子吸收較少的輻射，而當(dāng)太陽處于低角度時吸收更多的輻射；水平葉片則相反。的光合能力可以通過從近乎垂直到近乎水平的葉子向下變化來實現(xiàn)。這種布置導(dǎo)致有效的光束穿透和更均勻的光分布。
葉面積指數(shù) ( LAI ) 是冠層中葉子的量度，是對輻射攔截影響的冠層特性。LAI 通常在 1 到 12 之間。3 到 4 的值是典型的水平葉物種，如苜蓿；5 到 10 的值出現(xiàn)在垂直葉物種（例如草和谷物）或具有高度叢生葉子的植物（例如云杉）中。的 LAI 通常出現(xiàn)在針葉林中，它們的葉子世代重疊。由于單個針葉的壽命，這些森林具有光合作用優(yōu)勢。
間接方法可能有問題
樹冠中葉子分布的變化導(dǎo)致光的廣泛變化。要確定樹冠中任何高度的光，必須在多個位置測量 PAR，然后取平均值。直接測量方法包括使用水平線傳感器，其輸出是傳感器長度上的空間平均值。合適的傳感器長度或采樣點數(shù)量取決于植物間距。欣仰邦的光合有效輻射傳感器在探頭上有 80 個光電二極管陣列，可以測量平均 PAR 或沿探頭特定部分的 PAR。
測量冠層結(jié)構(gòu)的間接方法依賴于冠層結(jié)構(gòu)和太陽位置決定冠層內(nèi)輻射的事實。因為很難測量樹冠中葉子的 3D 分布，所以光攔截和樹木生長的模型通常假設(shè)整個樹冠是隨機(jī)分布的；然而，葉子通常聚集或分組。

為什么要測量光合作用或 PAR？
測量 PAR 的能力有助于理解不同植物用于展示光合表面的獨特空間模式。由于有效利用 PAR 會影響植物生產(chǎn)，因此了解冠層結(jié)構(gòu)多樣性有助于研究植物生產(chǎn)力。一個結(jié)果：研究人員可以使用有關(guān)不同植物攔截能力的信息，并使用 PAR 來設(shè)計顯著提高作物產(chǎn)量的冠層結(jié)構(gòu)修改。
與樹冠專家一起探索問題和想法。在測量土壤-植物-大氣連續(xù)體方面擁有 100 多年的綜合經(jīng)驗。在下面的視頻中了解有關(guān)樹冠測量的更多信息。S博士討論了葉面積指數(shù) (LAI)。涵蓋的主題包括測量背后的理論、直接和間接方法、這些方法之間的可變性、選擇方法時要考慮的事項以及 LAI 的應(yīng)用。