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海洋光學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)是一個反映地球表面生物層與大氣層進行氣體交換程度的重要參數,同樣也是分析農作物產量的重要指標。

內布拉斯加州大學(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驗對象,使用海洋光學的USB2000光譜儀,配以LS-1鹵鎢燈光源與反射探頭,對玉米與大豆葉子表面進行反射測量,從而分析其葉綠素含量。同時,農業專家們還將一套雙通道USB2000光譜儀固定于觀測平臺上,將一個通道的光纖垂直向上放置而將另一通道垂直對準地面,用于測量整個試驗田的農作物上冠400-900nm波長范圍的反射率。專家們將測得的葉綠素含量與fAPAR值進行運算處理,得出fAPARGREEN值,并將該值與其他經過預處理的值(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,幫助農業專家與學者對不同農作物的整個生長階段進行監控與分析。

為了實驗的測量效率與準確性,內布拉斯加州大學的專家們還設計了“Goliath”和“Hercules”兩款測量車(見下圖):



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