SIF (Sunlight Induced Chlorophyll Fluorescence) est comme un médecin précis qui utilise un "stéthoscope" professionnel pour capturer directement le pouls réel de la photosynthèse dans la végétation. En tant que signal optique naturel de la photosynthèse, l'intensité de la FIC reflète directement l'"activité physiologique" intrinsèque de la plante, et pas seulement sa "verdeur" apparente. Cette capacité à détecter directement l'état physiologique des plantes confère à la technologie SIF des avantages uniques en matière d'alerte précoce en cas de stress, d'estimation précise du rendement et de comptabilisation des puits de carbone, offrant ainsi un nouveau moyen technique pour la gestion agricole, la surveillance écologique et la recherche sur le cycle du carbone.
De la zone protégée de la forêt dense de Baotou, en Mongolie intérieure, à l'observatoire scientifique de terrain des écosystèmes karstiques de Guanling, dans le Guizhou, en passant par le champ météorologique agricole moderne de Hebi, dans le Henan, un ensemble de systèmes de spectroscopie de fluorescence chlorophyllienne de haute précision induite par la lumière du jour, avec des droits de propriété intellectuelle totalement indépendants, est continuellement au service de nombreux scénarios de recherche écologique et agricole typiques en Chine, fournissant des données fiables pour la surveillance de la photosynthèse de la végétation.
Avantage technologique : capter avec précision le "pouls" de la photosynthèse
Le système adopte une conception optique et une technologie de traitement des signaux avancées, avec les caractéristiques suivantes :
Gamme spectrale :650 - 800 nm, couverture précise des principales lignes d'absorption de fluorescence telles que O₂-A, O₂-B, etc.
Acquisition spectrale de précision :Résolution spectrale de 0,3 nm avec un intervalle d'échantillonnage de 0,1 nm pour une résolution claire des caractéristiques des raies d'absorption de l'oxygène
Excellente performance en termes de rapport signal/bruit :Le rapport signal/bruit de 1000:1 garantit une extraction fiable des signaux fluorescents faibles
Stabiliser l'adaptation environnementale :Contrôle synergique de la température par semi-conducteur et refroidissement par air pour garantir un fonctionnement stable à long terme sur le terrain
Gamme dynamique étendue :Gamme dynamique de 5000:1 pour toutes les conditions d'éclairage
Tendances intrajournalières
(Échantillon 1 de l'observation écologique automatique à l'échelle régionale de la prairie de Hulunbeier, Mongolie intérieure, 1er juillet 2022)
II. système de garantie et de vérification de la précision
Nous avons mis en place un processus complet d'étalonnage en laboratoire et sur le terrain afin de garantir la précision et la fiabilité des données :
Étalonnage absolu des rayonnements en laboratoire :Avant l'expédition de chaque instrument, un étalonnage absolu du rayonnement est effectué en chambre noire à l'aide d'une sphère d'intégration et d'une lampe étalon, qui ont été étalonnées par l'Académie chinoise des sciences de la mesure afin de garantir l'exactitude de la valeur physique des données.
Étalonnage en usine et contrôle de la qualité :Le système intègre une fonction de commutation automatique du chemin optique, et la collecte du courant d'obscurité et la mesure de référence du tableau blanc standard sont effectuées avant de quitter l'usine, ce qui supprime efficacement la dérive de l'instrument et les interférences environnementales.
Validé par rapport à des marques internationales :Afin d'évaluer objectivement les performances, nous avons effectué un test de comparaison avec le spectromètre d'Ocean Optics dans les mêmes conditions. Les résultats montrent que le système a atteint un niveau comparable en termes de rapport signal/bruit, de stabilité et de cohérence de l'inversion de fluorescence, et que la comparabilité des données est fiable.
Accord statistiquement significatif entre le spectromètre national et le spectromètre importé Ocean Optics QE Pro en général, avec une corrélation de 921 TP3T (R2 = 0,85), en particulier dans la bande rouge lointaine (O2B).
III. cas d'application typiques
Station d'observation météorologique agricole de Hebi, province du Henan, Chine
Les cultures de la station de Hebi sont plantées selon un schéma de plantation à deux saisons et, pendant la période d'installation (de la mi-mai à la fin mai), le blé d'hiver se trouvait dans la dernière partie de la saison de croissance et a été récolté vers le 10 juin, suivi par le maïs.
L'équipement de la station de Hebi a été réglé pour fonctionner de 10h00 à 14h00 avec une fréquence d'échantillonnage de 10 minutes du 20 mai au 3 juin, et depuis le 4 juin, la fréquence d'échantillonnage a été réglée à 5 minutes, de sorte que les mesures théoriques du volume de données par jour sont respectivement de 24 et 48 éléments. Les données valides réelles de l'appareil sont ≥98%, ce qui indique que l'appareil peut collecter et transmettre des données de manière stable.
Le moment du nadir de l'observation du SIF coïncide exactement avec la date de la récolte du blé dans le champ, et la diminution soudaine du SIF reflète bien la situation réelle de la récolte rapide du blé.
La tendance des observations de la caméra climatique (indice de végétation) au cours de la même période a montré que, bien que le NDVI ait atteint son niveau le plus bas à une date similaire à celle de la récolte du blé, la tendance à la baisse était plus douce que celle du SIF et n'était pas aussi sensible que le SIF pour refléter la récolte de la végétation (mutation).
Cela s'est clairement reflété dans le changement lent et l'augmentation rapide du SIF à la fois pendant la phase de croissance initiale (début juillet) et la phase de croissance rapide (mi-juillet) du maïs.
Les tendances des valeurs SIF et de l'indice de végétation (NDVI) étaient généralement cohérentes, la date SIF ne différant de la date NDVI que d'un jour en ce qui concerne le début de la période de croissance rapide du maïs.
Les indices de végétation montrent qu'il n'y a une période de levée significative pour le maïs qu'au début de DOY = 194 jours (14 juillet), une date qui est globalement cohérente avec l'observation SIF du 15 juillet.
Dans le système de rotation des cultures de blé d'hiver et de maïs de la station Hebi, dans la province du Henan, le système de mesure de l'ISF a fonctionné de manière stable et a reçu des données complètes. Le système a saisi avec précision la forte baisse de l'ISF causée par la récolte du blé, et la réponse était plus nette que celle de l'indice de végétation ; en même temps, il a clairement enregistré les changements dynamiques de l'ISF pendant l'émergence des semis et les stades de croissance rapide du maïs, ce qui était très cohérent avec les résultats de la surveillance de l'indice de végétation.
Ce cas montre que l'équipement SIF dispose d'une capacité de détection fiable des réactions physiologiques et d'une capture précise de la dynamique de la végétation, fournissant des données solides pour le suivi agricole et la recherche sur les écosystèmes.
IV. les perspectives
À l'heure actuelle, le système a été mis en service dans plusieurs stations de terrain et stations agrométéorologiques, fournissant des données continues et stables pour la recherche dans ce domaine. À l'avenir, nous continuerons à approfondir la recherche et l'application de la technologie de mesure SIF afin d'accroître l'adaptabilité et la stabilité du système dans des écosystèmes multiples et des environnements complexes.
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