为什么要测量光合有效辐射 (PAR)？

地球上所有能量的最终来源是太阳。大多数生物体通过光合作用、将 CO 2和 H 2 O转化为碳水化合物（储存的能量）和 O 2 来获得这种能量。当光合作用器中的色素吸收光子的能量，引发一系列光化学和化学事件时，就会发生光合作用。这种能量和物质交换发生在哪里？在植物檐篷中。冠层中发生的光合作用量取决于冠层中叶子拦截的光合有效辐射 (PAR) 的量。
 
它比你想象的要复杂
可以计算出一片叶子中发生光合作用的速率，但在树冠中，叶子是共同发挥作用的。将单片叶子的光合作用外推到整个树冠是很复杂的。叶子的数量和它们在树冠结构中的排列可能是压倒性的。叶面积、倾斜度和方向都会影响在树冠中捕获和使用光的程度。
檐篷中的光线变化很大
光通过檐篷在空间和时间上都有显着变化。随着遇到的叶子表面数量的增加，平均光照水平或多或少地通过冠层向下呈指数下降。对于某些树冠，最大的叶面积出现在中心附近。因此，由于植物和生长形式的多样性，从单一植物到同一植物的林分或植物群落，冠层结构分析变得越来越复杂。
辐射的吸收和由此产生的光合作用取决于叶子的方向、天空中的太阳高度、光谱分布和光的多次反射以及叶子的排列。明暗区域的图案可能很复杂，并且会随着太阳的位置而变化。此外，在一年中的大部分时间里，树叶的季节性会导致 PAR 的冠层截距相当小。PAR 也可能被植物的非光合作用部分（树皮、花等）拦截。 叶片排列影响光拦截
叶显示（角度方向）影响光拦截。严格垂直或水平方向的叶子是极端情况，但会出现大范围的角度。当太阳处于高角度时，垂直的叶子吸收较少的辐射，而当太阳处于低角度时吸收更多的辐射；水平叶片则相反。最大的光合能力可以通过从近乎垂直到近乎水平的叶子向下变化来实现。这种布置导致有效的光束穿透和更均匀的光分布。
叶面积指数 ( LAI ) 是冠层中叶子的量度，是对辐射拦截影响最大的冠层特性。LAI 通常在 1 到 12 之间。3 到 4 的值是典型的水平叶物种，如苜蓿；5 到 10 的值出现在垂直叶物种（例如草和谷物）或具有高度丛生叶子的植物（例如云杉）中。最高的 LAI 通常出现在针叶林中，它们的叶子世代重叠。由于单个针叶的寿命，这些森林具有光合作用优势。
间接方法可能有问题
树冠中叶子分布的变化导致光的广泛变化。要确定树冠中任何高度的光，必须在多个位置测量 PAR，然后取平均值。直接测量方法包括使用水平线传感器，其输出是传感器长度上的空间平均值。合适的传感器长度或采样点数量取决于植物间距。欣仰邦的光合有效辐射传感器在探头上有 80 个光电二极管阵列，可以测量平均 PAR 或沿探头特定部分的 PAR。
测量冠层结构的间接方法依赖于冠层结构和太阳位置决定冠层内辐射的事实。因为很难测量树冠中叶子的 3D 分布，所以光拦截和树木生长的模型通常假设整个树冠是随机分布的；然而，叶子通常聚集或分组。
 
为什么要测量光合作用或 PAR？
测量 PAR 的能力有助于理解不同植物用于展示光合表面的独特空间模式。由于有效利用 PAR 会影响植物生产，因此了解冠层结构多样性有助于研究植物生产力。一个结果：研究人员可以使用有关不同植物拦截能力的信息，并使用 PAR 来设计显着提高作物产量的冠层结构修改。
与树冠专家一起探索问题和想法。在测量土壤-植物-大气连续体方面拥有 100 多年的综合经验。在下面的视频中了解有关树冠测量的更多信息。S博士讨论了叶面积指数 (LAI)。涵盖的主题包括测量背后的理论、直接和间接方法、这些方法之间的可变性、选择方法时要考虑的事项以及 LAI 的应用。