SIF (Sunlight Induced Chlorophyll Fluorescence) ist wie ein präziser Arzt, der ein professionelles "Stethoskop" benutzt, um den tatsächlichen Puls der Photosynthese in der Vegetation direkt zu erfassen. Als natürliches optisches Signal der Photosynthese spiegelt die Intensität der SIF direkt die intrinsische "physiologische Aktivität" der Pflanze wider, nicht nur die scheinbare "Grünheit". Durch diese Fähigkeit, den physiologischen Zustand von Pflanzen direkt zu erkennen, bietet die SIF-Technologie einzigartige Vorteile bei der Frühwarnung vor Stress, der genauen Ertragsschätzung und der Erfassung von Kohlenstoffsenken, wodurch ein neuer technischer Weg für das landwirtschaftliche Management, die ökologische Überwachung und die Erforschung des Kohlenstoffkreislaufs eröffnet wird.
Vom Schutzgebiet für geschlossene Wälder in Baotou, Innere Mongolei, über das wissenschaftliche Feldobservatorium für Karstökosysteme in Guanling, Guizhou, bis hin zum modernen landwirtschaftlichen meteorologischen Feld in Hebi, Henan, wird eine Reihe von hochpräzisen tageslichtinduzierten Chlorophyllfluoreszenzspektroskopiesystemen mit völlig unabhängigen geistigen Eigentumsrechten kontinuierlich für viele typische ökologische und landwirtschaftliche Forschungsszenarien in China eingesetzt und liefert zuverlässige Daten für die Überwachung der Photosynthese der Vegetation.
Technologischer Vorteil: Genaues Erfassen des "Pulses" der Photosynthese
Das System verfügt über ein fortschrittliches optisches Design und Signalverarbeitungstechnologie mit den folgenden Merkmalen:
Spektralbereich:650 - 800 nm, genaue Erfassung der wichtigsten Fluoreszenzabsorptionslinien wie O₂-A, O₂-B usw.
Präzise Spektrenerfassung:0,3 nm Spektralauflösung mit 0,1 nm Abtastintervall für eine klare Auflösung der Sauerstoffabsorptionslinienmerkmale
Hervorragendes Signal-Rausch-Verhältnis:Ein Signal-Rausch-Verhältnis von 1000:1 gewährleistet die zuverlässige Extraktion schwacher Fluoreszenzsignale
Stabilisierung der Umweltanpassung:Halbleiter- und luftgekühlte, synergetische Temperaturregelung zur Gewährleistung eines langfristig stabilen Betriebs im Feld
Großer Dynamikbereich:5000:1 Dynamikbereich für alle Lichtverhältnisse
Intraday-Trends
(Stichprobe 1 der automatischen ökologischen Regionalbeobachtung des Hulunbeier-Graslands, Innere Mongolei, 1. Juli 2022)
II. garantierte Genauigkeit und Überprüfungssystem
Wir haben einen vollständigen Labor- und Feldkalibrierungsprozess eingerichtet, um genaue und zuverlässige Daten zu gewährleisten:
Absolute Strahlungskalibrierung im Labor:Vor der Auslieferung jedes Geräts wird eine absolute Strahlungskalibrierung in einer Dunkelkammer unter Verwendung einer Ulbricht-Kugel und einer Standardlampe durchgeführt, die von der Chinesischen Akademie für Messwissenschaften kalibriert wurde, um die Genauigkeit der physikalischen Werte der Daten zu gewährleisten.
Werkskalibrierung und Qualitätskontrolle:Das System verfügt über eine automatische Funktion zur Umschaltung des optischen Pfads, und die Erfassung des Dunkelstroms und die Standardreferenzmessung der weißen Tafel werden vor dem Verlassen des Werks durchgeführt, wodurch die Drift des Geräts und Störungen durch die Umgebung wirksam unterdrückt werden.
Im Vergleich zu internationalen Marken validiert:Um die Leistung objektiv zu bewerten, haben wir einen Vergleichstest mit dem Spektrometer von Ocean Optics unter den gleichen Bedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass das System in Bezug auf das Signal-Rausch-Verhältnis, die Stabilität und die Konsistenz der Fluoreszenzinversion ein vergleichbares Niveau erreicht hat und eine zuverlässige Datenvergleichbarkeit aufweist.
Statistisch signifikante Übereinstimmung zwischen dem einheimischen Spektrometer und dem importierten Ocean Optics QE Pro im Allgemeinen, mit einer Korrelation von 921 TP3T (R2 = 0,85), insbesondere im fernen Rotband (O2B)
III. typische Anwendungsfälle
Landwirtschaftliche meteorologische Beobachtungsstation, Hebi City, Henan Province, China
Die Kulturen in der Station Hebi werden nach einem zweisaisonalen Anbaumuster gepflanzt, und während des Installationszeitraums (Mitte bis Ende Mai) befand sich der Winterweizen im späteren Teil der Vegetationsperiode, der am oder um den 10. Juni geerntet wurde, gefolgt von der Pflanzung von Mais.
Das Gerät an der Station Hebi war vom 20. Mai bis zum 3. Juni auf eine Betriebszeit von 10:00 bis 14:00 Uhr mit einer Abtastfrequenz von 10 Minuten eingestellt, und seit dem 4. Juni ist die Abtastfrequenz auf 5 Minuten eingestellt, so dass die theoretischen Messungen des Datenvolumens pro Tag 24 bzw. 48 Elemente betragen. Die tatsächlich gültigen Daten des Geräts liegen bei ≥98%, was darauf hinweist, dass das Gerät stabil Daten sammeln und übertragen kann.
Der Zeitpunkt des Tiefpunkts der SIF-Beobachtung fällt genau mit dem Datum der Weizenernte auf dem Feld zusammen, und der plötzliche Rückgang der SIF spiegelt die tatsächliche Situation der schnellen Weizenernte gut wider.
Der Trend der Klimakamerabeobachtungen (Vegetationsindex) im selben Zeitraum zeigte, dass der NDVI zwar zu einem ähnlichen Zeitpunkt wie die Weizenernte seinen Tiefpunkt erreichte, der Abwärtstrend aber sanfter war als der des SIF und die Situation der Vegetationsernte (Mutation) nicht so empfindlich widerspiegelte wie der SIF.
Dies spiegelte sich deutlich in der langsamen Veränderung und dem schnellen Anstieg der SIF sowohl während der beginnenden Wachstumsphase (Anfang Juli) als auch während der schnellen Wachstumsphase (Mitte Juli) von Mais wider.
Die Trends bei den SIF- und Vegetationsindexwerten (NDVI) waren im Allgemeinen konsistent, wobei das SIF-Datum vom NDVI-Datum nur um einen Tag in Bezug auf den Zeitpunkt des Beginns der schnellen Maiswachstumsperiode abwich.
Die Vegetationsindizes zeigen, dass es nur zu Beginn des DOY = 194 Tage (14. Juli) eine signifikante Hebeperiode für Mais gibt, ein Datum, das weitgehend mit der SIF-Beobachtung vom 15. Juli übereinstimmt.
Im Winterweizen-Mais-Fruchtfolgesystem an der Hebi Station in der Provinz Henan arbeitete das SIF-Messsystem stabil und erhielt vollständige Daten. Das System erfasste den starken Rückgang des SIF, der durch die Weizenernte verursacht wurde, genau, und die Reaktion war schärfer als die des Vegetationsindexes. Gleichzeitig zeichnete es die dynamischen Veränderungen des SIF während des Keimlingsaufkommens und der schnellen Wachstumsphase von Mais deutlich auf, was in hohem Maße mit den Ergebnissen der Überwachung des Vegetationsindexes übereinstimmte.
Dieser Fall zeigt, dass die SIF-Ausrüstung über eine zuverlässige Fähigkeit zur Erkennung physiologischer Reaktionen und zur genauen Erfassung der Vegetationsdynamik verfügt und somit eine solide Datengrundlage für die Überwachung der Landwirtschaft und die Ökosystemforschung bietet.
IV. Ausblick
Gegenwärtig ist das System in mehreren Feldstationen und agrarmeteorologischen Stationen in Betrieb und liefert kontinuierliche und stabile Daten für die entsprechende Forschung. In Zukunft werden wir die Forschung und Anwendung der SIF-Messtechnik weiter vertiefen, um die Anpassungsfähigkeit und Stabilität des Systems in verschiedenen Ökosystemen und komplexen Umgebungen weiter auszubauen.
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