Yaxin-1201植物冠層儀

Yaxin-1201植物冠層儀是定量描述植物冠層結(jié)構(gòu)參數(shù)的有效工具。它在汲取歷史產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇采用圖像法獲取冠層結(jié)構(gòu)圖像。并借用比爾定律的原理，普遍采用認(rèn)同的半經(jīng)驗(yàn)半理論數(shù)學(xué)模型公式，非破壞性地簡(jiǎn)介計(jì)算出冠層葉片的葉面積指數(shù)（LAI）、散射輻射系數(shù)、冠層孔隙率等參數(shù)。

該產(chǎn)品可應(yīng)用于森林生態(tài)、林木育種、森林培育、森林工業(yè)、國(guó)土修復(fù)等林業(yè)領(lǐng)域；園林綠化、園林景觀、林灌草空間配置等園林工程領(lǐng)域；以及在栽培措施、品種選育、光能利用等作物栽培領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

一、儀器功能

1.測(cè)量功能

? 180度魚(yú)眼冠層圖像的獲取

? 光合有效輻射強(qiáng)度（PAR）

? 水平自動(dòng)感應(yīng)

? 自動(dòng)方向定位

2.計(jì)算功能

? 葉面積指數(shù)（LAI）

? 林冠郁閉度

? 葉平均傾角

? 多點(diǎn)平均LAI

? 日照時(shí)數(shù)/可照時(shí)數(shù)

? 太陽(yáng)在天空運(yùn)動(dòng)軌跡

3.軟件功能

? 閾值可拖動(dòng)標(biāo)尺實(shí)現(xiàn)即拖即變，直方圖提示以輔助閾值設(shè)定

? 圖像方向自動(dòng)訂正

? 天頂角1～20級(jí)分項(xiàng)

? 方位角1～20級(jí)分項(xiàng)

? 可選擇計(jì)算區(qū)域

? 多幅圖片批量分析功能

? 提供計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書(shū)

4.存儲(chǔ)傳輸功能

? SD卡存儲(chǔ)

? USB口傳輸

? 存儲(chǔ)失敗提示

5.水平功能

? 電子水平器

? LED水平指示

6.便攜功能

? 單人室外操作

? 聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)同步測(cè)量及結(jié)果分析

二、技術(shù)參數(shù)

1. 鏡頭

?  視角：180°

?  特殊鍍膜處理

?  光圈及焦距：固定

2. 圖像傳感器

?  類型：coms

?  像素：200 w光學(xué)像素

3. 主  機(jī)

?  存儲(chǔ)：32G SD卡或筆記本電腦

?  傳輸： SD卡和USB 2.0方式

?  電源：7.2 V 1.0 Ah可充鋰電

三、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

Yaxin-1201 的軟件界面

Yaxin-1201 計(jì)算結(jié)果

四、冠層儀參考文獻(xiàn) ( 已發(fā)表 20 余篇文章 )

·Gao M, Wang X, Chen R, et al. Optimization of water and fertilizer management on the intercropping system between maize and mung bean to improve photosynthetic characteristics & water use and to increase plant yield[J].Frontiers in Plant Science,Volume 16 - 2025.

·Dong L, Wang Y, Cheng X, et al. Estimating carbon sink potential of urban green space plants using light response curves: a case study of native plants in Chongqing[J]. International Journal of Environmental Science and Technology, 2025, 22(12): 11295-11318.

·Noor H, Ding P, Kausar F, et al. Morphological and physiological root traits and expression of the gene relationship withnitrogen uptake in Wheat (Triticum aestivum L.)[J]. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 2024, 48(6): 1034-1051.

· Liu Y, Liu Y, Qi S, et al. Thinning vs. pruning: Impacts on sap flow density and water use efficiency in young populus tomentosa plantations in Northern China[J]. Forests, 2024, 15(3): 536.

·郝瑞煊. 播量與追氮對(duì)滴灌小麥產(chǎn)量的影響與水氮利用效率研究[D].山西農(nóng)業(yè)大學(xué),2022.

·張妍妍,王群星,駱雨生等.撫育間伐對(duì)栓皮櫟人工林及其目標(biāo)樹(shù)光環(huán)境的影響[J].林業(yè)資源管理,2021(04):79-85.

·劉琳奇, 陳泠澍, 陳景玲, 等. 不同密度栓皮櫟幼苗冠層結(jié)構(gòu)與 LAI 關(guān)系的分析研究[J]. 河南科學(xué), 2017, 35(11): 1778-1783.

五、冠層儀工作原理

 Yaxin-1201植物冠層儀采用的是在當(dāng)今被廣泛認(rèn)為高效、便捷、靈活、對(duì)冠層無(wú)損害的“孔隙率"法來(lái)獲得透光率。以Beer-Lambert 定律為基礎(chǔ)，將冠層比作溶液來(lái)處理。獲取圖像的天空可見(jiàn)分?jǐn)?shù)，即天空像素?cái)?shù)量與總像素?cái)?shù)的比值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一系列的計(jì)算，從而獲得想要的冠層參數(shù)。這是一種間接的（不破壞冠層結(jié)構(gòu)），不受天氣（風(fēng)，雪，霾）和日照狀況（早、中、晚）影響的理想方法。

 那么，我們?cè)趹?yīng)用“孔隙率"法時(shí)要遵循哪些假設(shè)條件來(lái)盡可能地滿足比爾定律的要求呢？以下幾點(diǎn)是必要的假設(shè)前提：

· 冠層中的葉片是不透明的。

· 冠層中所有葉片元素的分布是隨機(jī)且均勻的。

· 冠層中葉片角度的分布是典型的球面。

· 葉片大小對(duì)于整個(gè)觀測(cè)范圍來(lái)講是足夠小的

 由于存在眾多的使用上的條件假設(shè)，因此對(duì)于測(cè)量所得數(shù)據(jù)要有一個(gè)客觀、正確的認(rèn)識(shí)。就“孔隙率"法而言，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖龇ㄊ菓?yīng)該做儀器數(shù)據(jù)和田間實(shí)證數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)使用，以便更加正確、客觀地作出分析和判斷。所以，在使用Yaxin-1201時(shí)要充分注意，盡量減小誤差，提高準(zhǔn)確性。

六、冠層儀參數(shù)的解釋

1、葉面積指數(shù)，也稱葉面積系數(shù)：英文名Leaf Area Index，縮寫(xiě)為L(zhǎng)AI。指植物植株所有葉片單面面積總和與植株所占的土地面積的比值，能反映可用于光能截獲和氣體交換的植物潛在葉片面積。即：葉面積指數(shù)=葉片單葉總面積/占地面積。

2、冠層孔隙率（直接輻射系數(shù)）：英文名：The gap fraction。孔隙率是光線透過(guò)冠層未被攔截到達(dá)地表的概率,是描述冠層結(jié)構(gòu)和生物量空間分布的關(guān)鍵變量。植株冠層孔隙率有兩種定義方法，即面積孔隙率和體積孔隙率。面積孔隙率是指單位面積所含孔隙的面積的百分比，體積孔隙率是指單位體積所含孔隙的體積百分比，具體應(yīng)根據(jù)檢測(cè)技術(shù)的不同而有所差異。通常指的孔隙率為體積孔隙率。

3、散射輻射系數(shù)：經(jīng)過(guò)散射改變了方向的太陽(yáng)輻射為散射輻射系數(shù)。太陽(yáng)總輻射為到達(dá)地面的散射和直接太陽(yáng)輻射之和，總輻射中把來(lái)自太陽(yáng)直射部分遮蔽后測(cè)得值為散射輻射。散射輻射系數(shù)=太陽(yáng)總輻射-直接輻射

4、林冠郁閉度： canopy density，是指森林中喬木樹(shù)冠彼此相接，遮蔽地面的程度。郁閉度指森林中喬木樹(shù)冠在陽(yáng)光直射下在地面的總投影面積（冠幅）與此林地（林分）總面積的比，它反映林分的密度。

5、平均葉傾角：mean tilt angle of the leaves，簡(jiǎn)稱為MTA。葉片腹部法線與天頂方向（莖稈）的夾角為葉傾角。平均葉傾角為單位面積冠層葉傾角在統(tǒng)計(jì)上的處理。

6、多點(diǎn)平均LAI：葉面積指數(shù)在多點(diǎn)取值后的平均值。

7、陽(yáng)光直照時(shí)數(shù)：每天太陽(yáng)直接照射到地面上的實(shí)際時(shí)間。太陽(yáng)軌跡在冠層圖像上，經(jīng)歷的像素為0（天空可見(jiàn)）及總?cè)粘鋈章渲虚g的時(shí)間。

8、太陽(yáng)在天空運(yùn)動(dòng)軌跡：通過(guò)天頂角和方位角描述太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡的方式。

9、天頂角（Z)：從天頂開(kāi)始為0°(即圓心），水平方向?yàn)?0°。

10、方位角(A)：是從北方開(kāi)始為0°順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到北方為360°。如下圖所示