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海洋光学的光谱仪在远程监测农作物光合作用中的应用

2019/08/07

光合有效辐射吸收系数(The fraction of absorbed photosynthetically active radiation, fAPAR)是一个反映地球表面生物层与大气层进行气体交换程度的重要参数,同样也是分析农作物产量的重要指标。

内布拉斯加州大学(University of Nebraska)连续多年从事农作物光合作用监测的研究工作,希望能寻找一种更精确测量fAPAR的方法。他们以大小相当的三块分别种有玉米与大豆的试验田作为实验对象,使用海洋光学的USB2000光谱仪,配以LS-1卤钨灯光源与反射探头,对玉米与大豆叶子表面进行反射测量,从而分析其叶绿素含量。同时,农业专家们还将一套双通道USB2000光谱仪固定于观测平台上,将一个通道的光纤垂直向上放置而将另一通道垂直对准地面,用于测量整个试验田的农作物上冠400-900nm波长范围的反射率。专家们将测得的叶绿素含量与fAPAR值进行运算处理,得出fAPARGREEN值,并将该值与其他经过预处理的值(Red edge NDVI,Green NDVI值)共同作为参考,从而大大提高了fAPAR的精确度,并将其应用范围延伸至农作物的繁殖与衰老阶段,帮助农业专家与学者对不同农作物的整个生长阶段进行监控与分析。

为了实验的测量效率与准确性,内布拉斯加州大学的专家们还设计了“Goliath”和“Hercules”两款测量车(见下图):



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