海洋光學(xué)的光譜儀在遠程監測農作物光合作用中的應用

2019/08/07

光合有效輻射吸收系數(The fraction of absorbed photosynthetically active radiation, fAPAR)是一個(gè)反映地球表面生物層與大氣層進(jìn)行氣體交換程度的重要參數，同樣也是分析農作物產(chǎn)量的重要指標。

內布拉斯加州大學(xué)（University of Nebraska）連續多年從事農作物光合作用監測的研究工作，希望能尋找一種更精確測量fAPAR的方法。他們以大小相當的三塊分別種有玉米與大豆的試驗田作為實(shí)驗對象，使用海洋光學(xué)的USB2000光譜儀，配以L(fǎng)S-1鹵鎢燈光源與反射探頭，對玉米與大豆葉子表面進(jìn)行反射測量，從而分析其葉綠素含量。同時(shí)，農業(yè)專(zhuān)家們還將一套雙通道USB2000光譜儀固定于觀(guān)測平臺上，將一個(gè)通道的光纖垂直向上放置而將另一通道垂直對準地面，用于測量整個(gè)試驗田的農作物上冠400-900nm波長(cháng)范圍的反射率。專(zhuān)家們將測得的葉綠素含量與fAPAR值進(jìn)行運算處理，得出fAPARGREEN值，并將該值與其他經(jīng)過(guò)預處理的值（Red edge NDVI，Green NDVI值）共同作為參考，從而大大提高了fAPAR的精確度，并將其應用范圍延伸至農作物的繁殖與衰老階段，幫助農業(yè)專(zhuān)家與學(xué)者對不同農作物的整個(gè)生長(cháng)階段進(jìn)行監控與分析。

為了實(shí)驗的測量效率與準確性，內布拉斯加州大學(xué)的專(zhuān)家們還設計了“Goliath”和“Hercules”兩款測量車(chē)(見(jiàn)下圖)：