Levél felületi index (LAI) vizsgálata

A Levélfelület Index (LAI) egy fontos ökológiai mutató, amely a növények lombozatának kiterjedését és a fotoszintetizáló felület nagyságát jellemzi. Ez a paraméter számos területen bír nagy jelentőséggel, legyen szó a növénytermesztésről, az erdészeti alkalmazásokról vagy a távérzékeléses technológiák használatáról.

A LAI index definíciója és fontossága

A Levélfelület Index (LAI) a növényzet levélfelületének és a talaj területegységének hányadosa. Más szavakkal, a LAI megmutatja, hogy egy adott talajtéren a növény összesen mekkora levélfelülettel rendelkezik. Ez azért fontos mutató, mert a levélfelület nagysága alapvetően meghatározza a fotoszintézis mértékét, a transpirációt, a sugárzáselnyelést és más ökológiai folyamatokat. A LAI értékek így kulcsfontosságú információt nyújtanak a növények fejlődéséről, egészségi állapotáról és a környezeti tényezőkre adott válaszairól.

LAI index vizsgálatának jelentősége

A LAI index a növénytermesztéstől az erdészeti alkalmazásokig széles körben használatos. A mezőgazdaságban a LAI adat fontos a termésmennyiség előrejelzésében, a víz- és tápanyaggazdálkodás tervezésében, a precíziós gazdálkodás megvalósításában. Az erdészeti szektorban a LAI információ kulcsfontosságú az erdők szénmegkötésének, evapotranszspirációjának és más ökológiai folyamatainak modellezésében. A LAI emellett alkalmazható a távérzékeléses módszerek kalibrálására és validálására is.

A LAI index értéke érzékenyen reagál a növények egészségi állapotára és a környezeti stressztényezőkre. Stresszes körülmények között – mint aszály, betegségek, tápanyaghiány – a levelek leépülése, elöregedése vagy elhalása miatt a LAI csökken. Ezzel szemben a kedvező feltételek hatására a levélfelület növekszik, ami a LAI érték emelkedését eredményezi. A LAI monitorozás így rendkívül hasznos a növényi stressz időben történő felismerésében és a megfelelő beavatkozások megtervezésében.

A LAI index jelentősége növénytermesztésben

• Termésmennyiség előrejelzés
  • A LAI adatok alapján pontosabban becsülhető a várható termésmennyiség, ami elengedhetetlen a tervezéshez és a piaci döntésekhez.
• Növényi stressz monitorozása
  • A LAI változása jelzi a növények egészségi állapotát, segítve a megfelelő beavatkozások időzítését és célzását.
• Precíziós gazdálkodás
  • A térbeli és időbeli LAI adatok optimalizálják a műtrágya-, öntözés- és növényvédőszer-kijuttatást, csökkentve a ráfordításokat és a környezeti terhelést.

A LAI index jelentősége erdészeti alkalmazásokban

• Szénmegkötés modellezése
  • Az erdők LAI értéke kulcsfontosságú a fotoszintézis és a légköri szén-dioxid megkötésének becslésében.
• Evapotranszspiráció
  • A LAI adat nélkülözhetetlen az erdők vízháztartásának és a párolgás modellezésében.
• Ökológiai monitorozás
  • A LAI időbeli változása jelzi az erdők egészségi állapotát és reagál a környezeti stresszorokra.

Gyakorlati felhasználása a döntéstámogatásban:

• Precíziós mezőgazdaság
  • A LAI adatok optimalizálják a műtrágya-, növényvédő- és öntözőszer-kijuttatást, ezáltal növelik a hatékonyságot és csökkentik a környezeti terhelést.
• Erdőgazdálkodás
  • A LAI index kulcsfontosságú a szénmegkötés, a vízháztartás és az erdőegészség monitorozásában, ami megalapozza a fenntartható erdőgazdálkodást.
• Ökológiai modellezés
  • A LAI adatok nélkülözhetetlenek a növényi fotoszintézis, evapotranszspiráció és más ökológiai folyamatok modellezésében, ami segíti a természeti erőforrások fenntartható kezelését.

Összességében a Levélfelület Index egy rendkívül hasznos mutató a növénytermesztés, az erdészet és a környezeti modellezés területén. A jövőben a távérzékeléses módszerek további fejlődése várható, ami a LAI index pontos és gyakori meghatározását teszi majd lehetővé, növelve a döntéstámogatásban való alkalmazhatóságát.

 LAI index vizsgálatának kivitelezése

A LAI index közvetlenül mérhető a növények levélfelületének direkt meghatározásával, de ez a módszer munkaidő- és munkaigényes. Gyakrabban használt eljárás a közvetett módszer, amely a levelek sugárbehatolását méri. Ennek alapján a LAI matematikai modellek segítségével becsülhető. Az egyik legelterjedtebb eljárás a PAR (Photosynthetically Active Radiation) kiszűrésének mérése, ami a talajfelszínre és a lombkorona felső részébe jutó sugárzás intenzitáskülönbségéből következtet a LAI értékre. A távérzékeléses módszerek egyre inkább teret nyernek a LAI mérésében.

• Műholdfelvételek
  • A műholdfelvételek alapján a LAI index nagy területekre becsülhető, lehetővé téve a térbeli mintázatok feltérképezését.
• Drónok
  • A szenzorral felszerelt drónok a műholdfelvételeknél nagyobb felbontású, precízebb LAI adatokat szolgáltatnak.
• Spektrométerek
  • A hiperspektrális szenzortechnológiák egyre pontosabban tudják meghatározni a LAI értéket a növények spektrális válaszai alapján.

A kutatás során mi a hagyományos, mechanikus LAI index meghatározást végeztük el. A kísérleti területeken minden évben augusztus hónap folyamán minden parcellából 3-3 egyed (hálózatonként 1-1), azaz klónonként 9 egyed teljes levélzetét gyűjtöttük össze.

Az 1×1 m-es felületre kirakott és befotózott minta tömegét is lemértük.

Készítettünk egy szoftvert, amely a digitálisan kivágott 1×1 m-es felület .jpg formátumú fotóját fel tudja dolgozni, és képpontok vizsgálata alapján meghatározza a levelek felületének százalékos értékét az 1 m²-hez viszonyítva. A szoftveres feldolgozás alapján megkaptuk minden egyes minta felületét m² értékben. Ezek alapján tudtuk a teljes fára vonatkozó összes levélfelület értékét meghatározni.

Megállapítások a vizsgálati eredmények alapján

7_Melléklet_LAI_index_2024