SIF (pendarfluor klorofil akibat cahaya matahari) adalah seperti doktor yang tepat, menggunakan "stetoskop" khusus untuk menangkap secara langsung nadi sebenar fotosintesis tumbuhan. Sebagai isyarat optik semulajadi fotosintesis, keamatan SIF secara langsung mencerminkan "aktiviti fisiologi" intrinsik tumbuhan, bukan hanya "kehijauan" yang jelas. Pengesanan langsung keadaan fisiologi tumbuhan ini memberikan kelebihan unik teknologi SIF dalam amaran awal tekanan, anggaran hasil yang tepat, dan perakaunan sink karbon, menyediakan pendekatan teknikal baharu untuk pengurusan pertanian, pemantauan ekologi dan penyelidikan kitaran karbon.
Daripada kawasan penanaman semula hutan gunung tertutup di Baotou, Mongolia Dalam, ke stesen pemerhatian dan penyelidikan saintifik medan ekosistem kars di Guanling, Guizhou, ke medan meteorologi pertanian moden di Hebi, Henan, satu siri sistem spektroskopi pendarfluor klorofil yang disebabkan oleh cahaya matahari berketepatan tinggi dengan hak milik intelek tipikal yang bebas sepenuhnya untuk penyelidikan hak harta intelek dan agrikultur berterusan. di China, menyediakan sokongan data yang boleh dipercayai untuk pemantauan fotosintesis tumbuh-tumbuhan.
1. Kelebihan Teknikal: Menangkap "Nadi" Fotosintesis dengan Tepat
Sistem ini menggunakan reka bentuk optik termaju dan teknologi pemprosesan isyarat dan mempunyai ciri-ciri berikut:
Julat spektrum:650 – 800 nm, dengan tepat meliputi garisan penyerapan pendarfluor utama seperti O₂-A dan O₂-B.
Pemerolehan spektrum ketepatan:Resolusi spektrum 0.3 nm digabungkan dengan selang pensampelan 0.1 nm boleh menganalisis dengan jelas ciri garis penyerapan oksigen
Prestasi isyarat-ke-bunyi yang sangat baik:Nisbah isyarat-kepada-bunyi 1000:1 memastikan pengekstrakan isyarat pendarfluor lemah yang boleh dipercayai
Kebolehsuaian persekitaran yang stabil:Semikonduktor dan penyejukan udara bekerjasama untuk mengawal suhu dan memastikan operasi stabil jangka panjang di lapangan
Julat Dinamik Luas:Julat dinamik 5000:1 menyesuaikan diri dengan pelbagai keadaan pencahayaan
Aliran harian
(Persekitaran ekologi skala serantau pemerhatian automatik kuadrat 1, padang rumput Hulunbuir, Mongolia Dalam, 1 Julai 2022)
2. Sistem Jaminan dan Pengesahan Ketepatan
Kami telah mewujudkan satu set lengkap proses penentukuran makmal dan medan untuk memastikan data yang tepat dan boleh dipercayai:
Penentukuran radiometrik mutlak makmal:Setiap instrumen ditentukur untuk sinaran mutlak menggunakan sfera penyepaduan dan lampu standard dalam persekitaran bilik gelap sebelum meninggalkan kilang. Lampu standard ditentukur oleh Institut Metrologi Kebangsaan China untuk memastikan ketepatan nilai fizikal data.
Penentukuran kilang dan kawalan kualiti:Sistem ini menyepadukan fungsi pensuisan laluan optik automatik, dan melakukan pemerolehan arus gelap dan pengukuran rujukan plat putih standard sebelum meninggalkan kilang, dengan berkesan menekan hanyutan instrumen dan gangguan alam sekitar.
Perbandingan dan pengesahan dengan jenama antarabangsa:Untuk menilai prestasi secara objektif, kami menjalankan ujian perbandingan dengan spektrometer Optik Lautan di bawah keadaan yang sama. Keputusan menunjukkan bahawa sistem kami mencapai tahap nisbah isyarat-ke-bunyi yang setanding, kestabilan dan ketekalan penyongsangan pendarfluor, memastikan perbandingan data yang boleh dipercayai.
Spektrometer domestik dan Ocean Optics QE Pro yang diimport mempunyai ketekalan statistik yang ketara secara keseluruhan, terutamanya dalam jalur inframerah jauh (O2B), di mana korelasi antara keduanya mencapai 92% (R2=0.85).
3. Kes Permohonan Biasa
Stesen Pemerhatian Meteorologi Pertanian Hebi, Wilayah Henan
Tanaman di Stesen Hebi ditanam dalam corak dua musim. Semasa tempoh pemasangan (pertengahan hingga akhir Mei), ia adalah pada musim tanam lewat musim sejuk gandum. Gandum musim sejuk dituai sekitar 10 Jun, diikuti dengan penanaman jagung.
Dari 20 Mei hingga 3 Jun, peralatan di Stesen Hebi telah ditetapkan untuk beroperasi dari 10:00 pagi hingga 2:00 petang, dengan kekerapan pensampelan selama 10 minit. Mulai 4 Jun dan seterusnya, kekerapan pensampelan ditetapkan kepada 5 minit, menghasilkan volum data harian teori masing-masing sebanyak 24 dan 48. Peralatan tersebut mencapai ≥981 TP3T data berkesan, menunjukkan keupayaannya untuk mengumpul dan menghantar data secara stabil.
Titik terendah bagi nilai cerapan SIF adalah sama persis dengan tarikh penuaian gandum di tapak. Penurunan mendadak dalam SIF boleh mencerminkan keadaan sebenar penuaian gandum yang pesat.
Trend pemerhatian kamera fenologi (indeks tumbuh-tumbuhan) dalam tempoh yang sama menunjukkan bahawa walaupun NDVI berada pada tahap yang paling rendah pada tarikh yang hampir dengan tarikh penuaian gandum, aliran menurunnya adalah lebih lembut daripada SIF, dan kepekaannya terhadap penuaian tumbuh-tumbuhan (mutasi) tidak sebaik SIF.
Semasa peringkat pertumbuhan awal (awal Julai) dan peringkat pertumbuhan pesat (pertengahan Julai) jagung, perubahan perlahan dan peningkatan pesat SIF dapat dilihat dengan jelas.
Perubahan arah aliran nilai SIF dan indeks tumbuh-tumbuhan (NDVI) pada asasnya konsisten. Pada permulaan tempoh pertumbuhan pesat jagung, tarikh SIF dan tarikh NDVI berbeza hanya satu hari.
Indeks tumbuh-tumbuhan menunjukkan bahawa jagung hanya mempunyai tempoh peningkatan yang ketara pada permulaan DOY = 194 hari (14 Julai), yang pada asasnya konsisten dengan pemerhatian SIF pada 15 Julai.
Dalam sistem penggiliran gandum-jagung musim sejuk di Stesen Hebi di Wilayah Henan, sistem pengukuran SIF berfungsi secara konsisten dan stabil, menerima data lengkap. Sistem ini dengan tepat menangkap penurunan mendadak dalam SIF yang disebabkan oleh penuaian gandum, bertindak balas dengan lebih sensitif daripada indeks tumbuh-tumbuhan. Ia juga merekodkan dengan jelas perubahan dinamik dalam SIF semasa kemunculan jagung dan pertumbuhan pesat, yang sangat konsisten dengan hasil pemantauan indeks tumbuh-tumbuhan.
Kes ini menunjukkan bahawa peralatan SIF mempunyai keupayaan untuk mengesan tindak balas fisiologi dan menangkap dinamik tumbuh-tumbuhan dengan tepat, menyediakan sokongan data pepejal untuk pemantauan pertanian dan penyelidikan ekosistem.
IV. Tinjauan
Pada masa ini, sistem itu telah beroperasi di beberapa stesen lapangan dan stesen meteorologi pertanian, menyediakan sokongan data yang berterusan dan stabil untuk penyelidikan berkaitan. Pada masa hadapan, kami akan terus memperdalam penyelidikan dan aplikasi teknologi pengukuran SIF, mengembangkan lagi kebolehsuaian dan kestabilan sistem dalam pelbagai ekosistem dan persekitaran yang kompleks.
Komen ditutup