植物中光合与呼吸作用检测方案(生态环境遥感)

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一、 光合作用测量与监测1. LCpro T与LCi T便携式光合仪新一代LCpro T光合仪，可与叶绿素荧光模块耦合组成iFL光合作用与叶绿素荧光复合系统（下图右）： 1) 超轻便：主机（4.1kg）和手柄总重量不到5kg，LCi T主机重量仅为2.4kg2) 长续航：新型锂离子电池续航能力最大可达16小时3) GPS：野外随时随地记录经度、纬度、海拔数据4) 控制实验：光照、温度、湿度、CO2四因子梯度控制5) 多功能测量室：宽叶室、窄叶室、针叶室、拟南芥叶室、冠层测量室、土壤呼吸室、多功能测量室、果实测量室等可选配各种测量室，从而实现光合作用测量、土壤呼吸测量、冠层水平光合呼吸测量等功能6) 可与FluorCam叶绿素荧光成像系统组合（易科泰公司提供参考文献）7) 可配置手持式叶绿素荧光仪及叶夹式高光谱仪，可运行所有通用叶绿素荧光分析实验程序，包括两套荧光淬灭分析程序、3套光响应曲线程序、OJIP-test、稳态荧光测量等，及叶片反射光谱、吸收光谱、VIs植物光谱反射植物测量等8) 可与Ecodrone®无人机遥感系统配合，用于从叶片水平到景观水平的碳源碳汇监测研究及生产力评估等  2. OTC-Auto自动开启式群落光合-呼吸观测系统OTC-Auto原位群落光合-呼吸监测系统为易科泰专利产品（专利号：ZL 2020 2 0395637.6），采用国际先进传感器技术，由原位安装自动开启式OTC（Open-top chamber）、数据采集控制系统、CO2分析仪及各种传感器组成，可选配叶绿素荧光监测模块、SCG-3土壤剖面CO2梯度监测、微根窗根系动态观测、植被成像分析等。可配置单体式群落光合-呼吸监测箱或多通道群落光合-呼吸监测系统，用于野外或温室内单株植物或植物群落如湿地、草原、农田、苔原等的光合-呼吸监测、碳通量监测、生产力评估、群落生理生态研究、植物表型分析研究等。主要功能特点：1) 可实现对个体、群落乃至生态系统（如草原、湿地、林下植被等）原位（in-situ）CO2/H2O通量、光合-呼吸等持续监测2) 可配置单体式群落光合-呼吸监测箱、双体式群落光合-呼吸监测箱（用于对比实验等）、或多通道式监测系统3) 自动开启，内置扩散式高精度生态监测专用CO2和O2传感器（选配），无需配置复杂以及高耗能的气体抽样系统（即气泵和相应的管路控制等）4) 基础配置包括CO2、空气温湿度、PAR（光合有效辐射）、土壤水分温度等参数，可选配雨量筒、太阳辐射、大气压、水位、及O2测量等其它传感器5) 可选配高灵敏度甲烷传感器用于湿地等碳通量监测（在此情况下建议同时选配O2传感器）6) 植被监测建议选配NDVI（归一化指数）和PRI（光化学指数）监测传感器7) 可选配流通式（具抽样泵）CO2与CH4同步监测；或外置式（气体分析仪不在测量室内）多参数温室气体分析系统，同步监测CO2、CH4、N2O及NH3等温室气体，CH4和N2O等MDCD（Minimum detectable concentration difference）可达ppb级8) 模块式结构，配置灵活，具备强大的可扩展性9) 可选配叶绿素荧光监测模块，以进行叶绿素稳态荧光Fs、光量子产量、荧光淬灭、OJIP、光响应曲线等监测分析10) 可选配SCG-N土壤剖面不同梯度CO2／O2监测，易科泰专利技术（专利号：ZL 2016 2 0734283.7）11) 可选配植物/作物生理生态监测，同步监测叶面温度、茎杆生长、果实生长、光合作用等生理生态参数12) 可无线数据传输  3. 太阳光诱导叶绿素荧光成像技术，Mapping Photosynthesis光合作用是地球最重要的生命活动，并导致地球高级生命形式的诞生及碳源的降低。叶绿素荧光是光合作用看得见的指标（visible indicator of Photosynthesis），近百年来一直强烈吸引科学家们的兴趣，被认为是一种快速非损伤的CO2同化“探针”。脉冲调制技术（Pulse Amplitude Modulated technique，简称PAM）是目前市场上几乎所有叶绿素荧光测量仪器的通用技术方法。PAM技术，包括目前科学家广泛使用的FluorCam叶绿素荧光成像技术，都需要人工光源（一般用LED光源）作为激发光，限制了其在野外原位测量叶绿素荧光——特别是自然条件下太阳光诱导激发的叶绿素荧光（SIF，Solar-Induced-Fluorescence）测量。鉴于SIF测量技术的重大意义，近几十年来科学家及有关机构（包括美国NASA与欧洲太空局等）对其进行了大量探索研究，高光谱技术特别是高光谱成像技术的发展，使SIF测量成像成为可能，如由芬兰Specim公司、德国Juelich研究中心和欧洲太空局（ESA）地球探测项目（SIFLEX）研制的Hyplant传感器，是世界上第一款商业化机载高光谱太阳光诱导叶绿素荧光成像仪（商业产品AisaIBIS，由Specim生产，由于价格昂贵，目前已停产）。 夫琅和费线深度法是目前国际上广泛采用的SIF太阳光诱导叶绿素荧光提取技术。易科泰生态技术公司根据夫琅和费谱线O2-A深度叶绿素荧光提取FLD3模型，研制生产并客户定制系列近地遥感与无人机遥感高光谱成像与SIF成像仪器设备：1) SpectraScan©近地遥感与Ecodrone®无人机遥感平台 2) SIF（太阳光诱导叶绿素荧光）成像分析（762nm），结合LCpro T光合仪、FluorPen手持式叶绿素荧光仪等，全面分析植物叶片水平、冠层水平及景观水平光合作用生理生态状况  3) 高光谱成像分析，包括VISIR可见光近红外高光谱成像及900-1700nm或1000-2500nm高光谱成像分析4) Thermo-RGB成像融合分析，可成像测量分析阳光照射叶片、阴影叶片及土壤等不同组分的面积、温度等，进一步解析冠层不同光照组分光合作用等状态，阳光照射叶片有着比阴影叶片更高的Vcmax，其光合作用、气孔导度、温度等不同表现可以深入研究分析环境（光照）、植物冠层结构、生产力等之间的相互关系 5) 高光谱-红外热成像分析（近地遥感与无人机遥感）6) 高光谱-激光雷达或高光谱-激光雷达-红外热成像分析（无人机遥感）