激光诱导荧光水体叶绿素a浓度监测仪器研制

叶绿素a浓度是反映水质的重要参数之一,常作为水产养殖、渔场预测、环境保护等领域的重要评价指标。针对现有叶绿素a监测仪器实时性差、自动化程度低、环境干扰严重等问题,该研究以实时监测叶绿素a浓度为主要目标,提出了环境光校正算法和数据处理算法,设计了一种基于激光诱导荧光技术的水体叶绿素a浓度监测装置。该装置可向水体发射波长440 nm的激光,诱导激发叶绿素a产生中心波长680 nm的荧光,利用可见光传感器获取叶绿素a受激产生的680 nm荧光强度,即可实现对叶绿素a浓度的监测。以绿藻门小球藻和蓝藻门铜绿微囊藻为对象,利用680 nm荧光值和叶绿素a浓度的线性关系建立拟合模型,模型决定系数R²为0.99;基于统计分析法设计的数据处理可有效剔除误差数据,提高测量结果的稳定性;利用环境光校正算法可有效降低环境光对测量结果的干扰。在仪器稳定性试验中,通过测量激光模块的供电电流和光谱模块的440 nm通道光强值,4 min后两者的标准差系数均为0.001,皮尔逊相关系数为0.84,表明可通过控制电流强度控制激光输出。在性能验证试验中,2组不同光照强度和6组不同藻种的待测水样的平均测量误差在5.48%以内。研究结果可为水质监测领域提供设备支持。     

基于叶绿素荧光光谱的生菜硝酸盐含量检测

为了寻求生菜叶片硝酸盐含量的快速无损检测方法,该文利用叶绿素荧光光谱分析技术对生菜(Lactuca sativa L.)叶片硝酸盐含量进行检测研究。对比及分析500~550、650~715和715~800 nm 3个波段的叶绿素荧光光谱特征参数与生菜叶片硝酸盐含量的关系,得出650~715 nm波段的叶绿素荧光光谱特征参数与生菜叶片硝酸盐含量之间线性关系显著,决定系数R2为0.816,标准误差为0.147,以此建立的回归模型能够很好地反映生菜叶片硝酸盐含量与叶绿素荧光光谱特征参数的关系;将同批进行试验的30个样本作为回归方程的校验集,进行模型验证,预测值与实测值之间决定系数R2为0.752,表明回归模型对生菜叶片硝酸盐含量有良好的预测效果。研究结果为生菜叶片硝酸盐含量的快速无损检测提供参考。     

利用日光诱导叶绿素荧光监测水稻叶片叶绿素含量

快速准确地监测作物叶片叶绿素含量对于研究作物光合作用、氮素营养以及胁迫状况至关重要.该研究基于不同品种、不同密度、不同氮素水平的水稻田间小区试验,分别获取冠层和单叶的辐亮度光谱、反射率光谱及生理生态指标等,计算日光诱导叶绿素荧光(Sun-Induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)指数和植...     

基于日光诱导叶绿素荧光的柑橘黄龙病原位诊断

柑橘黄龙病（Huanglongbing, HLB）是柑橘生产中的毁灭性病害,柑橘植株遭到黄龙病菌侵染后光合能力发生变化而后表现出相应的黄化症状。及早实现HLB的原位快速诊断是防控HLB的重要手段。为探究黄龙病菌侵染柑橘叶片的光合响应机制并实现HLB的原位诊断,该研究分析了健康（Healthy）、未显症HLB（asymptomatic HLB, aHLB）、显症HLB（symptomatic HLB, sHLB）以及黄斑病（Macular,症状与黄龙病相似）柑橘叶片的光合参数与光合色素含量差异。利用光谱技术与日光诱导叶绿素荧光（Sun-induced Chlorophyll Fluorescence, SIF）技术分析了4种类型柑橘叶片的反射率光谱与SIF光谱差异。采用竞争自适应重加权采样（Competitive Adaptive Reweighted Sampling, CARS）算法结合反射率光谱筛选出特征波段,采用SIF光谱的峰值位置（687和741 nm）构建了上行（Upward, Up）和下行（Downward, Dw）SIF产量指数（Up687, Up741, Dw687, Dw741, Up687/741, Dw687/741）。进一步分别利用特征波段的反射率和SIF产量指数,结合K最邻近（K-nearest Neighbor, KNN）分类算法构建了柑橘黄龙病的诊断模型。结果表明,黄龙病菌的侵染使柑橘叶片的光合作用明显减弱,在未显症时期已经表现出来,证明了SIF技术在诊断早期HLB的优势。基于特征波段反射率的KNN模型对未显症HLB和显症HLB的诊断精度为72.7%和75.6%,健康叶片和黄斑病叶片分别为82.2%和64.1%,而基于687和741 nm波长处的上行比值SIF产量指数Up687/741构建的KNN模型对未显症HLB和显症HLB的诊断精度为84.8%和91.1%,健康和黄斑病叶片分别为88.9%和82.1%,均优于反射率光谱模型。结果证明了SIF技术用于诊断柑橘HLB的潜力,为实现柑橘HLB的田间原位、快速、早期诊断提供了可能。     

模拟酸雨对大豆的激光诱导荧光光谱和反射光谱的影响研究

在田间栽种大豆，在生长期内。配置不同ｐＨ值的模拟酸雨定期定量地分区喷酒，定期测量其生长状况并采样测试激光诱导荧光光谱和反射光谱。研究结果表明，酸雨对大豆的生长有明显的影响，并在其光谱特征上也有显的差异，与酸雨的酸度和喷酒的强度密切相关。本利用遥感技术探测酸雨及其对植被的危害程度提供了可靠的应用基础。     

大豆鼓粒期叶片荧光参数与叶绿素含量的关系

叶绿素含量是研究大豆光合作用的重要生理指标,对大豆产量和品质具有重要影响,因此,进行叶绿素含量和光合功能的同步分析具有重要意义。本研究以鼓粒期大豆叶片为研究对象,对63个样本的叶绿素含量和荧光参数进行相关分析,建立回归模型,并用28个样本验证集进行验证及评价。结果表明,可变荧光与初始荧光比(F_v/F_o)、最大光化学效率(φ_PO)、初始时间点活性反应中心捕获的单个激子驱动除QA外的电子传递的效率(ψ_EO)、初始时间点用于电子传递的量子产额(φ_EO)、t=t_FM时单位面积内电子传递的量子产额(ET_O/CS_M)、性能指数(PI_ABS)、J点相对可变荧光(V_J)7个荧光参数与叶绿素含量相关性较好,相关系数分别为0.78、0.76、0.75、0.80、0.82、0.77、-0.75。回归模型方程为y=-0.138x₁+ 2.154x₂+0.002x₃+0.077x₄+0.076(R²=0.694)(x₁、x₂、x₃、x₄和y分别为F_v/F_o、φ_PO、ET_O/CS_M、 PI_ABS和叶绿素含量),验证模型决定系数(R²)=0.805 8,均方根误差(RMSE)=0.293 4,预测残差(RPD)=1.773 8,该模型具有较好的预测效果,可以丰富非生物逆境胁迫下无损监测大豆叶绿素估算方法。回归和通径分析发现,ET_O/CS_M对叶绿素含量直接作用最大,φ_PO次之,F_v/F_o对叶绿素含量起直接负作用,PI_ABS直接作用最小,直接通径系数分别为0.706、0.382、-0.303、0.078。本研究实现了大豆叶绿素含量与光合功能的同步分析,明确了荧光参数对叶绿素含量的影响效应,可为调节栽培措施,实现大豆高产提供理论基础。     

病害胁迫对棉叶光谱反射率和叶绿素荧光特性的影响

研究病害胁迫对棉叶光谱反射率和叶绿素荧光特性的影响,以期为利用光谱和叶绿素荧光技术监测棉花黄萎病提供新的技术和方法.通过田间黄篓病接种处理,诱导发病后测定病害棉叶理化参数,光谱及叶绿素荧光参数,并对三者进行分析.结果表明,随着病害严重度增加,棉叶叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、叶片含水率、叶片全氮质量分数均减少,类胡...     

日光诱导叶绿素荧光研究及应用的文献计量分析

日光诱导叶绿素荧光SIF(solar-induced chlorophyll fluorescence)作为直接监测植被光合作用的理想“探针”,能对植物的生理状态作出快速、灵敏的响应,是近年来植被遥感领域的研究热点。为了系统梳理SIF研究的发展脉络,本研究以Scopus数据库中1982-2021年的786篇相关文献作为数据源,结合VOSviewer软件,从国家、机构、作者、期刊和关键词等角度分别进行文献计量分析和可视化计量分析。结果表明,SIF领域年发文量整体呈增长趋势,现已进入快速发展阶段;发文量排名前3的国家分别为美国、中国和德国,其中德国拥有最高的篇均被引次数（56.2次）和最多的合作国家数（36个）;南京大学、加州理工学院、瓦伦西亚大学等机构有着较高的发文量和H指数,为该领域的发展做出了突出贡献;Guanter、Zhang、Frankenberg、Liu、Rascher等国内外学者致力于该领域的研究,发表论文数均在40篇以上;期刊Remote Sensing ofEnvironment在该领域中拥有最高发文量（92）和最高的H指数（40）,GlobalChangeBiology...     

干旱胁迫对冬小麦叶绿素荧光的影响

干旱胁迫使冬小麦可变荧光与最大荧光比（Fv/Fm）、可变荧光与最小荧光比（Fv/Fo）、稳态荧光（Ft）、初始荧光到最大荧光1/2点的时间（T1/2）均明显降低，表明干旱胁迫使冬小麦叶片光II(PSII)质子醌库（PQ库）容量变小，光系统II原初光能转换效率、光系统II潜在活性受到抑制，干旱胁迫直接影响了光合作用的电子传递和CO2同化过程。     

叶绿素荧光成像技术下的柑橘黄龙病快速诊断

柑橘黄龙病被称为柑橘的\     

延迟荧光光谱F730/F685与植物耐热性的关系

为研究延迟荧光光谱特性与植物耐热性的关系,该文以3种不同品种的植物为研究对象,分析了温度胁迫下样品延迟荧光发射光谱曲线的变化情况,研究了各样品延迟荧光光谱中685 nm附近峰值（标记为F685）与730 nm附近峰值（标记为F730）的光谱峰值比F730/F685的温度响应曲线,并与叶绿素荧光参数的温度变化趋势进行对照,探讨了温度拐点出现的原因及变化趋势。试验结果证实延迟荧光发射光谱F730/F685温度响应曲线的变化真实地反应了植物在高温胁迫下光系统的光合功能,有效地体现了样品间对高温逆境响应的差异,且温度响应曲线的拐点及其变化特性可能会是一种鉴定植物耐热性的有效指标。     

基于叶绿素荧光发射光谱的光能利用率探测

该文从光合作用光谱探测角度出发,研究基于自然光下植被叶绿素荧光光谱的植被光能利用率遥感探测的可行性。设计了日变化试验,获取植被光合、光谱及荧光参数,分析光能利用率的影响因素和光谱探测方法;基于叶绿素荧光夫琅和费（fraunhofer）线探测原理,计算植被冠层在2个氧吸收波段（688 nm和760 nm）叶绿素荧光发射光谱;并在此基础上建立了基于荧光发射光谱的光能利用率统计模型,并与基于光化学植被指数的光能利用率统计模型进行了对比。研究结果表明：PSII（photosystemⅡ,光系统II）光下量子产量与     

被动荧光探测水分胁迫对玉米叶片影响的初步研究

利用叶绿素荧光被动探测方法初步探讨了水分胁迫对玉米叶片生理机能的影响。水分胁迫梯度通过将离体叶片放在干燥器时间不同而获得。室内采用积分球耦合ASD光谱仪，结合加/不加滤光片照明的方法得到反射率差值光谱，即代表叶绿素荧光光谱。结果表明随着叶片含水率的降低，叶绿素荧光发射峰的位置几乎没有变化，峰高在686 nm处有先上升后逐渐降低的趋势，在740 nm处则缓慢下降。双峰比值Dif₆₈₆/Dif₇₄₀与叶片含水率呈负相关关系(R²=0.3850，n=21)，不同水分胁迫程度下利用调制式荧光仪测定的荧光参数Fv/Fm与740 nm荧光光谱峰值线性正相关，与双峰比值有负相关趋势。表明该被动方法可以探测水分胁迫引起的叶片光系统受胁状况，为田间被动遥感探测植物叶绿素荧光和生理状态提供参考。     

判断玉米幼苗缺氮程度的叶绿素荧光动力学指标

为灵敏检测和判断作物的缺氮程度,科学指导施肥,分析了不同程度缺氮条件下玉米叶片光合活性变化和生长生理变化。结果表明: 随着缺氮程度的加重,玉米叶片光合色素和可溶性蛋白含量都显著下降; 叶片的光合能力显著降低,表现为玉米整株鲜重减小,根冠比增大,说明缺氮对玉米生长和叶片活性具有显著影响。叶绿素荧光动力学结果显示,缺氮处理的玉米叶片Fv/Fm、Fm/Fo、Sm、ETo/CSo、RC/CSo都显著低于对照,并随着缺氮程度的加重而逐渐减小,其中Sm对缺氮最为敏感,而ABS/CSo、TRo/CSo、DIo/CSo等荧光参数对缺氮不敏感。分析Sm与培养介质中氮素浓度的相关性看出,二者关系类似酶动力学曲线,表明叶绿素荧光动力学参数能灵敏检测出缺氮玉米叶片光合活性的变化,可作为判断玉米缺氮程度的指标。     

镁对烟草生长及叶片叶绿素荧光参数的影响

通过水培试验,研究了不同镁素水平对烟草生长、叶片叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响,为烟草优质栽培和镁肥的合理施用提供理论依据。结果表明营养液中镁浓度在2～4 mmol/L时,烤烟的干物质积累显著高于其它处理,最适宜烟株的生长,镁浓度过高或过低都会抑制烟株的生长;营养液中镁浓度在0～2 mmol/L范围内,烟草叶片叶绿素含量随镁浓度的升高而逐渐升高,但高于2 mmol/L时,烟草叶片叶绿素的含量逐渐下降;营养液中镁浓度在8 mmol/L时,烟草叶片量子产量（EQY）光合电子传递速率（ETR）、非光化学猝灭（NPQ）均达到最高。烟草叶片对强光有最大的适应性,缺镁和高镁均能导致烟草量子产量降低,光合电子传递受阻,减少对过剩的激发能的耗散,使植株对强光的保护性调节能力降低。     

高温胁迫对大白菜叶绿素荧光特性的影响

在光照培养箱中,耐热性不同的大白菜幼苗在18℃/22℃、29℃/36℃和29℃/40℃(夜/昼)下分别处理8d,研究大白菜幼苗叶片的叶绿素荧光特性。结果表明,在高温胁迫处理下,不同程度的提高了大白菜幼苗叶片的Fo(初始荧光)和qN(非光化学猝灭系数),使Fm(最大荧光)、Fv/Fo(PSⅡ的潜在活性)、Fv/Fm(最大光化学量子产量)、qP(光化学猝灭系数)、ETR(表观光合电子传递速率)、Yield(PSⅡ实际光化学量子产量)和ΦPSⅡ(实际光化学效率)总体上呈现先下降、后又上升的趋势,相同温度不同品种间的变化相似,其中耐热品种热抗7号与对照相比表现稳定,在高温下表现出的耐热性较强。