叶面积指数（LAI）的自动准确测量可以为相关生态过程研究提供关键参数。本研究首先采用光学鱼眼相机（DHP）和LAI-2200测量了黄土高原北部典型植被柠条、沙柳、紫花苜蓿、长芒草、大豆和玉米不同生长时期冠层LAI，通过比较两者测量结果去验证光学鱼眼镜头的准确性。其次通过在玉米、大豆和柠条样地固定安装鱼眼摄像机定时拍摄冠层照片，并运用图像处理软件CAN-EYE分析获取LAI动态变化，同期使用LAI-2200、LI-3000A、DHP仪器以每周一次的频率测量LAI，对比校正摄像机数据。最后将鱼眼摄像机法测量LAI应用于灌木冠层截留影响机制的研究，以柠条和沙柳群落为研究对象，通过测量2017-2018年自然生长状态下两样地的降雨再分配模式，明确两种灌木截留量的主控因素。并通过人工控制沙柳样地LAI大小，对比相同气象因素条件下LAI对冠层截留量的影响。主要研究结果如下：

（1）DHP获取的多种植被类型的LAI与LAI-2200测量结果存在显著线性相关关系（R²=0.85，P＜0.05），均方根误差为0.256。拍照时的太阳辐射值直接影响专业软件处理照片时的关键参数，镜头朝下时，计算LAI的关键参数-绿色指数随着拍摄照片时太阳辐射强度的增加而增加；但是镜头朝上时，亮度参数随着太阳辐射值的增加而减少。通过关键参数的调整，玉米、大豆和柠条样地LAI变化与LAI-2200测量结果一致，很好地反映了这些植物生长期的LAI动态变化，鱼眼摄像机可以用于定位监测LAI动态变化。

（2）利用鱼眼摄像机可获取阔叶作物（玉米和大豆）和旱生灌木（柠条）的每日LAI，它在测量植被LAI的动态方面具有较大的潜力。本研究首次将玉米地生长后期拍摄的鱼眼照片中的衰老部分去掉，降低了光学仪器在测量玉米等阔叶作物生长后期时较大的不确定性（y=0.24x，RMSE=0.79），这与破坏法测量LAI值产生了较好的一致性（y=0.75x，RMSE=0.37）。朝下安装的鱼眼摄像机获取的LAI具有更好的代表性，适合于低矮植被，如大豆、苜蓿和长芒草等；而朝上安装的鱼眼摄像机由于处理照片时分类像素的不确定性较小，更适合较高的植被，如高杆作物（玉米）、灌木和乔木等。使用CAN-EYE软件处理柠条地朝上照片时，通过选择不同的分类像素，可估计木质部分面积指数（WAI）。鱼眼摄像机可以精确、廉价、简单和快速的测量冠层结构变量LAI和CI。应该对该方法进行进一步的评估，特别是对于密集的冠层。

（3）柠条林冠层截留量随降雨量增加而逐渐增加，稳定截留率约为15%。沙柳林冠层截留率相对较低，稳定截留率约为10%。沙柳样地LAI高水平（1.7）时，穿透雨最少，树干茎流居中，截留量最多；LAI中水平（1.3）时，穿透雨居中，树干茎流量最多，截留量最少；LAI低水平（1.0）时，穿透雨最多，树干茎流量最少，截留量居中。这表明沙柳截留量受树干茎流量的影响较大，LAI低水平时树干茎流量最少，进而推断叶片对茎流起积极作用，而相比LAI高水平，LAI中水平时树干茎流量更大，叶片似乎对茎流量又起消极作用。适宜的LAI可减少截留蒸发，增加树干茎流。