摘要
绿色植物作为生产者，能进行光合作用制造有机物，是所有生物的食物来源、氧气来源和能量来源，同时通过光合作用不断消耗大气中的二氧化碳，维持生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡，即碳-氧平衡；绿色植物通过蒸腾作用把根吸收的水分绝大多数以水蒸气的形式蒸发到大气中，促进了生物圈的水循环。叶子是植物生命活动的主要场所，定量描述上述植物生命活动的过程，叶面积指数的准确计算至关重要。叶面积指数是森林生态系统的重要结构参数之一，它的准确测量与计算离不开森林冠层不同尺度聚集效应的定量计算。研究在黑龙江省东北林业大学帽儿山实验林场设置了两块100m×100m的实验样地，进行每木检尺，并采用LAI-2200与凋落物收集法测定有效叶面积指数与真实叶面积指数，进而探究冠层之间、冠层内叶片之间、针叶叶簇内针之间三种尺度的聚集度指数，分析不同尺度聚集度指数对真实叶面积指数准确测量的影响。冠层间聚集度效应采用角尺度参数进行评价；冠层内部叶片尺度聚集效应采用有效长度平均法（LX）、间隙大小分布法（CC）、间隙大小分布及有限长度平均联合法（CLX）和孔隙尺度法（P）进行计算；针叶叶片簇内针的聚集度效应采用针簇比进行评价，即针叶簇内部所有针的表面积与簇的表面积或者簇在各个角度上的投影面积之比。结果表明： （1）冠层间的聚集效应随着空间尺度的变化而变化，在100m、50m、20m空间尺度之下林分聚集程度越来越明显，20m尺度下树木冠层之间普遍存在聚集情况。利用四尺度模型计算冠层间聚集指数，可以发现，随着空间尺度的增大，子样方内冠层聚集情况逐渐变为随机分布并且冠层间的聚集指数范围随空间尺度的变小而增大。 （2）P方法、CC方法、LX方法和CLX方法计算阔叶林叶片聚集度指数分别高估约18%、14%、19%、4%；计算针叶林内叶片聚集度指数分别高估约38%、38%、40%、19%。叶片聚集度指数的不同计算方法对真实叶面积指数的计算带来3%-28%的变化影响。P方法在叶片宽度未知的情况下，具有计算LAI及平均叶片宽度的能力。LX方法在聚集情况较高的林分环境下，聚集指数的计算能力很差。纵向比较叶片聚集度指数的计算方法发现：在处理针叶林地时P方法、CC方法、LX方法对于聚集度指数的计算误差较大，而CLX则具有很好的普适能力。 （3）针叶树种叶簇内存在聚集效应，红松、樟子松的针簇比分别为1.21、1.09。不考虑空间尺度上冠间的聚集效应，会低估真实叶面积指数。光学仪器无法测量的针叶叶簇聚集度指数对真实叶面积指数的影响大约在10%。 （4）树冠间与叶片间的聚集指数存在联系，利用贝尔定律推导二者之间的联系，通过冠层间、冠层内叶片间和针叶叶簇内三种尺度对LAI进行修正，最终估算LAI的精度提升约为17%。
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