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The use of multiple measurement techniques to refine estimates of conifer needle geometry

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Abstract:



Knowledge of foliar surface area is important in many fields, but estimating the area of nonflat conifer needles is difficult. The primary goal of this study was to use optical scanning and immersion methods to test and refine the standard cross-sectional geometries assumed for black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) and jack pine (Pinus banksiana Lamb.) needles. Projected leaf area (PLA, measured using a flatbed scanner), and hemisurface leaf area (HSLA, estimated from water immersion) were compared for conifer samples from a 37-year-old even-aged stand in northern Manitoba, Canada. The HSLA–PLA relationship was used to infer information about needle cross-sectional geometry after assuming a basic form (rhombus for black spruce and hemiellipse for jack pine). The cross section of black spruce needles was best approximated as a rhombus with a major/minor diagonal ratio of 1.35. Jack pine needles were best described by a hemiellipse with major/minor axis ratio of 1.30. Minor but incorrect assumptions of needle cross-sectional geometry resulted in foliar area errors of 6–8% using scanning methods and 1–2% using immersion methods. Simple equations are presented to calculate hemisurface needle area from volume or projected needle area based on these refined parameters.

Dans plusieurs domaines, il est important de connaître l'étendue de la surface foliaire mais il est difficile d'évaluer la surface des aiguilles de conifères car elles ne sont pas plates. L'objectif de cette étude consistait à utiliser des méthodes de balayage optique ou d'immersion pour tester et raffiner les formes géométriques standard qui sont utilisées pour représenter la section transversale des aiguilles d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) et de pin gris (Pinus banksiana Lamb.). La projection de la surface foliaire (PSF, mesurée à l'aide d'un scanner à plat) et la moitié de la surface foliaire totale (MFST, mesurée par immersion dans l'eau) ont été comparées chez des échantillons de conifères provenant d'un peuplement équienne âgé de 37 ans du Nord du Manitoba, au Canada. La relation entre les valeurs de MFST et PSF a été utilisée pour inférer des informations sur la géométrie de la section transversale des aiguilles après avoir assumé une forme de base (rhombe pour l'épinette noire et demi ellipse pour le pin gris). La section transversale des aiguilles d'épinette noire était la mieux décrite par un rhombe avec un rapport de 1,35 entre la grande et la petite diagonale. Les aiguilles de pin gris étaient mieux représentées par une demi ellipse avec un rapport de 1,30 entre la grande et la petite diagonale. Une hypothèse erronée, même légèrement, au sujet de la section transversale des aiguilles entraîne des erreurs de 6 à 8 % dans la surface foliaire avec l'utilisation du scanner et de 1 à 2 % avec la méthode par immersion. Des équations simples permettant de calculer l'étendue de la moitié de la surface foliaire à partir du volume ou de la projection de la surface foliaire et basées sur des paramètres améliorés sont présentées.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2003

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