Blattflächenindex (BFI/LAI)

Engl. leaf area index (LAI); Messzahl für die Belaubungsdichte der Pflanzendecke. Der BFI gibt an, wie groß die einseitig (von oben) gemessene Oberfläche sämtlicher grünen Blätter bzw. Nadeln der Pflanzen über einer bestimmten Bodenfläche ist:

Der BFI wird aus den spektralen Reflexionswerten der einzelnen Kanäle eines Sensors bestimmt und steht im Zusammenhang mit der Biomasse, der photosynthetischen Aktivität und Produktivität. Existieren keine Blätter oder Nadeln beträgt der LAI = 0 (z.B. auch Straßen und Seen), entspricht die Blattfläche der horizontalen Bodenfläche ist er = 1, ist die Blattfläche doppelt so groß wie die Bodenfläche ist er = 2 usw. Bei Laub- und Nadelbäumen ist normalerweise die gegen den Himmel zu sehende Fläche (Projektionsfläche) der Blätter bzw. Nadeln gemeint. Interessiert die gesamte Oberfläche der Blätter bzw. Nadeln, spricht man vom zweiseitigen LAI, der doppelt so groß ist wie der einseitige.

Bei vitaler Vegetation erreicht der LAI Werte zwischen 0,45 (bei nivalen Polsterplanzen) und 14 bei Hochstaudenfluren, in den immergrünen Wäldern der Westküste der USA beträgt der LAI 16, und in Ausnahmefällen wird der Wert 20 bei seitlicher Strahlung erreicht.

Der LAI ist ein wichtiger Parameter, der bei der Fernerkundung verwendet wird, um viele biologische und physikalische Prozesse, wie z.B. Primärproduktion, Pflanzenatmung, Transpiration, Photosynthese und Nährstoffkreisläufe zu quantifizieren. Messungen, die an einzelnen Blättern vorgenommen wurden, können damit für ganze Bestände hochgerechnet oder modelliert werden. Voraussetzung ist, daß die durchschnittliche Anzahl der Blätter an einer Pflanze und die Zahl der Pflanzen je Hektar bekannt oder verlässlich geschätzt worden ist.

2007 entdeckte eine Gruppe von Wissenschaftlern starke, bislang unbekannte Schwankungen der Gesamtgröße der Blattoberfläche Amazoniens, die sich zwischen Regen- und Trockenzeit ergeben. Das Geheimnis wurde durch Messungen der Blattoberfläche aufgedeckt, die vom Spektralradiometer MODIS an Bord des NASA-Satelliten Terra durchgeführt wurden.

Der Regenwald von Amazonien ist ein Gewirr von mehreren Vegetationsschichten, die sich vom Boden bis in die oberen Bereiche des Blätterdaches erstrecken. Schicht für Schicht fangen die Blätter Sonnenlicht ein, inhalieren Kohlendioxid und atmen Sauerstoff und Wasserdampf aus. Die folgende Karte beruht auf dem mehrjährigen Durchschnitt des Blattflächenindex auf der Grundlage von MODIS-Daten. Verständlicherweise ist der Blattflächenindex im gesamten Amazonasgebiet (dunkelgrün) hoch und nimmt gegen die südlich anschließenden Graslandschaften mit ihrer spärlicheren Vergetation (hellgrün) hin ab. Die Anden im Westen und die peruanisch-chilenischen Küsten sind vegetationsarm (beige). Überraschender noch als die saisonalen Änderungen der Blattflächen selbst, sind die Abschnitte des Jahres, in denen sie auftreten.

Große Teile der Amazonasregion erfahren eine ausgeprägte Trockenzeit, manche Gebiete im S und E bekommen sogar über ein halbes Jahr oder länger nur wenig oder gar keinen Regen. Aber Regen scheint in weiten Teilen des Amazonasgebietes nicht der wichtigste Begrenzungsfaktor für Pflanzenwachstum zu sein, zumindest nicht in normalen Jahren. Offensichtlich führt nämlich das Ende der Regenzeit zu neuem Wachstum. MODIS hat beobachtet, dass die Blattfläche während der amazonischen Trockenzeit höher ist als in der Regenzeit.

Blattflächenindex - Südamerika Vertiefende Informationen: The Amazon's Seasonal Secret Quelle: NASA Earth Observatory

Der LAI kann auch zur Erkennung von Landschaftsmerkmalen eingesetzt werden, wie z.B. Waldbrandschäden, Entwaldung oder Erosionsprozesse auf landwirtschaftlichen Flächen.

Abgesehen davon, daß es verschiedene Methoden der terrestrischen LAI-Bestimmung gibt, werden je nach Zielsetzung der Untersuchungen auch verschiedene modifizierte Indizes gemessen. Wesentlich ist auch, ob die Bruttoproduktionen, d.h. die gesamten Assimilationsleistungen einschließlich des Eigenverbrauchs oder nur die Nettoproduktion bestimmt werden.

Die Fernerkundung bietet vor allem für die großflächige Bestimmung des Blattflächenindexes eine ideale Technologie.