基于地面LiDAR扫描的农林系统三维光分布模型构建与应用

针对农林复合系统中树木遮荫对作物生长的复杂影响问题，来自比利时的研究团队开发了Agroforlight模型工具。该研究通过地面激光雷达(LiDAR)扫描获取真实树木的定量结构模型，构建了可模拟地面光分布的3D计算平台（含在线应用和R包），成功解析了树体尺寸与行向对间作作物光资源获取的影响机制，为精准农业实践提供了高时空分辨率的量化决策工具。

　　

农林复合系统中，树木既能促进作物生长又可能加剧资源竞争，其效应取决于树体尺寸、物种、行向排列、作物类型及环境条件等多重因素。在温带欧洲地区，树木遮荫导致的光照衰减是制约农林系统作物生长的主要因素，现有研究显示遮荫程度变化对作物产量存在差异化影响。尽管田间试验能提供重要数据，但其时空尺度局限难以解析诸如遮荫与土壤水分有效性等因子的复杂互作。

为此，研究者开发了创新的三维光分布模拟工具Agroforlight，该模型基于地面激光探测与测距技术(Light Detection and Ranging, LiDAR)扫描的真实树木定量结构模型，可精确计算农林系统地表光资源分布。该工具包含网络应用程序（访问地址：https://agroforestry.ilvo.be/agroforlight/）和配套R软件包，通过整合树木建筑学细节与高效光线追踪算法，实现了高时空分辨率的真实场景模拟。

在典型案例研究中，该模型成功揭示了林粮间作系统中树体尺寸与种植行向对间作作物光获取的关键影响规律。其模拟结果不仅验证了既往实验发现的趋势，更能衍生新假说，为优化农林系统设计、实施精准农业管理提供了量化依据。这种融合真实树木结构建模与快速光环境计算的技术路径，显著提升了农林系统光资源模拟的生态学真实性和实践指导价值。