光合作用與葉綠素熒光

太陽光誘導葉綠素熒光（SIF）成像

近地遙感與無人機遙感

土壤呼吸與碳通量觀測

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易科泰生態(tài)技術助力我國碳中和與生態(tài)建設

易科泰生態(tài)技術公司“光合-呼吸-碳中和”事業(yè)部

西安易科泰光譜成像與無人機遙感技術研究中心

一、?LCpro?T與LCi?T便攜式光合儀

? ? ? 新一代LCpro?T光合儀，可與葉綠素熒光模塊耦合組成iFL光合作用與葉綠素熒光復合系統(tǒng)（下圖右），是葉片水平光合作用與生態(tài)系統(tǒng)固碳測量的理想選擇：

1)?超輕便：主機（4.1Kg）和手柄總重量不到5千克，LCi?T主機重量僅為2.4Kg

2)?長續(xù)航：新型鋰離子電池續(xù)航能力最大可達16小時

3)?GPS：野外隨時隨地記錄經(jīng)度、緯度、海拔數(shù)據(jù)

4)?控制實驗：光照、溫度、濕度、CO2四因子梯度控制

5)?多功能測量室：寬葉室、窄葉室、針葉室、擬南芥葉室、冠層測量室、土壤呼吸室、多功能測量室、果實測量室等可選配各種測量室，從而實現(xiàn)光合作用測量、土壤呼吸測量、冠層水平光合呼吸測量等功能

6)?可與FluorCam葉綠素熒光成像系統(tǒng)組合（易科泰公司提供參考文獻）

7)?可配置手持式葉綠素熒光儀及葉夾式高光盤儀，可運行所有通用葉綠素熒光分析實驗程序，包括兩套熒光淬滅分析程序、3套光響應曲線程序、OJIP-test、穩(wěn)態(tài)熒光測量等，及葉片反射光譜、吸收光譜、VIs植物光譜反射植物測量等

8)?可與EcoDrone無人機遙感系統(tǒng)配合，用于從葉片水平到景觀水平的碳源碳匯監(jiān)測研究及生產(chǎn)力評估等

? ? 與光合作用測量儀配套使用的便攜式儀器還有：FluorCam便攜式葉綠素熒光成像儀、FluorPen手持葉夾式葉綠素熒光儀、PolyPen手持葉夾式植物高光譜儀等

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二、OTC-Auto自動開啟式群落光合-呼吸觀測系統(tǒng)

? ? OTC-Auto原位群落光合-呼吸監(jiān)測系統(tǒng)為易科泰專利產(chǎn)品（專利號：ZL?2020 2 0395637.6），采用國際先進傳感器技術，由原位安裝自動開啟式OTC（Open-top chamber）、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)、CO2分析儀及各種傳感器組成，可選配葉綠素熒光監(jiān)測模塊、SCG-3土壤剖面CO2梯度監(jiān)測、微根窗根系動態(tài)觀測、植被成像分析等。可配置單體式群落光合-呼吸監(jiān)測箱或多通道群落光合-呼吸監(jiān)測系統(tǒng)，用于野外或溫室內(nèi)單株植物或植物群落如濕地、草原、農(nóng)田、苔原等的光合-呼吸監(jiān)測、碳通量監(jiān)測、生產(chǎn)力評估、群落生理生態(tài)研究、植物表型分析研究等。

主要功能特點：

1)?可實現(xiàn)對個體、群落乃至生態(tài)系統(tǒng)（如草原、濕地、林下植被等）原位（in-situ）CO2/CH4/H2O通量、光合-呼吸等持續(xù)監(jiān)測

2)?可配置單體式群落光合-呼吸監(jiān)測箱、雙體式群落光合-呼吸監(jiān)測箱（用于對比實驗等）、或多通道式碳通量監(jiān)測系統(tǒng)

3)?自動開啟，內(nèi)置擴散式高精度生態(tài)監(jiān)測專用CO2和CH4傳感器，可選配O2傳感器，無需配置復雜以及高耗能的氣體抽樣系統(tǒng)（即氣泵和相應的管路控制等）

4)?基礎配置包括CO2、CH4、空氣溫濕度、PAR（光合有效輻射）、土壤水分溫度等參數(shù)，可選配雨量筒、太陽輻射、大氣壓、水位、及O2測量等其它傳感器

5)?高靈敏度甲烷傳感器用于濕地等碳通量監(jiān)測（在此情況下建議同時選配O2傳感器）

6)?植被監(jiān)測建議選配NDVI（歸一化指數(shù)）和PRI（光化學指數(shù)）監(jiān)測傳感器

7)?可選配流通式（具抽樣泵）CO2與CH4同步監(jiān)測；或外置式（氣體分析儀不在測量室內(nèi)）多參數(shù)溫室氣體分析系統(tǒng)，同步監(jiān)測CO2、CH4、N2O及NH3等溫室氣體，CH4和N2O等MDCD（Minimum detectable concentration difference）可達ppb級

8)?模塊式結構，配置靈活，具備強大的可擴展性

9)?可選配葉綠素熒光監(jiān)測模塊，以進行葉綠素穩(wěn)態(tài)熒光Fs、光量子產(chǎn)量、熒光淬滅、OJIP、光響應曲線等監(jiān)測分析

10)?可擴展選配SCG-N土壤剖面不同梯度CO2／O2監(jiān)測，易科泰專利技術（專利號：ZL?2016 2 0734283.7）

11)?可擴展選配植物/作物生理生態(tài)監(jiān)測，同步監(jiān)測葉面溫度、莖桿生長、果實生長、光合作用等生理生態(tài)參數(shù)

12)?可無線數(shù)據(jù)傳輸

三、?太陽光誘導葉綠素熒光成像技術，Mapping?Photosynthesis

? ? ? 光合作用是地球最重要的生命活動，并導致地球高級生命形式的誕生及碳源的降低。葉綠素熒光是光合作用看得見的指標（visible?indicator of Photosynthesis），近百年來一直強烈吸引科學家們的興趣，被認為是一種快速非損傷的CO2同化“探針”。脈沖調(diào)制技術（Pulse?Amplitude Modulated technique，簡稱PAM）是目前市場上幾乎所有葉綠素熒光測量儀器的通用技術方法。

? ? ? PAM技術包括目前科學家廣泛使用的FluorCam葉綠素熒光成像技術儀器設備，都需要人工光源（一般用LED光源）作為激發(fā)光，限制了其在野外原位測量葉綠素熒光——特別是自然條件下太陽光誘導激發(fā)的葉綠素熒光（SIF，Solar-Induced-Fluorescence）測量。鑒于SIF測量技術的重大意義，近幾十年來科學家及有關機構（包括美國NASA與歐洲太空局等）對其進行了大量探索研究，高光譜技術特別是高光譜成像技術的發(fā)展，使SIF測量成像成為可能，如由芬蘭Specim公司、德國Juelich研究中心和歐洲太空局（ESA）地球探測項目（SIFLEX）研制的Hyplant傳感器，是世界上第一款商業(yè)化機載高光譜太陽光誘導葉綠素熒光成像儀（商業(yè)產(chǎn)品AisaIBIS，由Specim生產(chǎn)，由于價格昂貴，目前已停產(chǎn)）。

? ? 夫瑯和費線深度法是目前國際上廣泛采用的SIF太陽光誘導葉綠素熒光提取技術。易科泰生態(tài)技術公司根據(jù)夫瑯和費譜線O2-A深度葉綠素熒光提取FLD3模型，研制生產(chǎn)并客戶定制系列近地遙感與無人機遙感高光譜成像與SIF成像儀器設備：

1)?SpectraScan?近地遙感與EcoDrone?無人機遙感平臺

2)?SIF（太陽光誘導葉綠素熒光）成像分析（762nm），結合LCpro?T光合儀、FluorPen手持式葉綠素熒光儀等，全面分析植物葉片水平、冠層水平及景觀水平光合作用生理生態(tài)狀況

3)?高光譜成像分析，包括VISIR可見光近紅外高光譜成像及900-1700nm或1000-2500nm高光譜成像分析

4)?Thermo-RGB成像融合分析，可成像測量分析陽光照射葉片、陰影葉片及土壤等不同組分的面積、溫度等，進一步解析冠層不同光照組分光合作用等狀態(tài)，陽光照射葉片有著比陰影葉片更高的Vcmax，其光合作用、氣孔導度、溫度等不同表現(xiàn)可以深入研究分析環(huán)境（光照）、植物冠層結構、生產(chǎn)力等之間的相互關系

5)?高光譜-紅外熱成像分析（近地遙感與無人機遙感）

6)?高光譜-激光雷達或高光譜-激光雷達-紅外熱成像分析（無人機遙感）

四、PhenoPlot?SIF-高光譜成像系統(tǒng)

? ? ? PhenoPlot?SIF-高光譜成像系統(tǒng)為輕便型或移動式高光譜成像與太陽光誘導葉綠素熒光成像（SIF）地面遙感系統(tǒng)，基于SpectraScan近地遙感平臺、高光譜成像技術與夫瑯和費線深度法SIF成像技術（通過FluorVision-SIF軟件進行太陽光誘導葉綠素熒光成像分析），可通過SIF及植被結構特征指數(shù)、植被冠層光合生理指數(shù)，根據(jù)LUE模型分析GPP（總初級生產(chǎn)力）。

? ? ? 目前國內(nèi)普遍采用基于海洋光學QE-Pro高光譜儀技術進行冠層SIF測量監(jiān)測，其缺點為只能對視野范圍內(nèi)進行“點測量”得到一個平均值，不能監(jiān)測空間分布差異。SIF-高光譜成像技術可對視野范圍進行成像分析，從而得到時間和空間分布差異，其主要技術特點為：

??輕便型或移動式近地遙感平臺，也可客戶定制固定式懸浮雙規(guī)近地遙感平臺

??可進行（植被反射光）高光譜成像分析

??可基于夫瑯和費線深度法FLD3模型提取葉綠素熒光（F760），進行SIF成像分析

??可選配Thermo-RGB融合成像分析，區(qū)分陽光照射葉片和陰影葉片的氣孔導度響應

??植被結構指數(shù)：可成像分析NDVI、RDVI、OSAVI、EVI、MCARI、MTVI等十幾個植被結構指數(shù)，并據(jù)此成像分析LAI等

??光合物候觀測指數(shù)：可成像分析PRI570、PRI515、CCI、NIRv，并據(jù)此成像分析GPP

??FLD3 SIF成像分析、太陽光誘導葉綠素熒光指數(shù)成像分析

??防水防塵：IP67

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五、EMS-ET植物生理生態(tài)與多光譜在線監(jiān)測系統(tǒng)

? ? ? EMS-ET植物生理生態(tài)與多光譜在線監(jiān)測系統(tǒng)基于植物生理生態(tài)傳感器技術和多光譜傳感器技術，在線監(jiān)測植物莖桿生長、莖流、冠層溫度、土壤水分與溫度、空氣溫濕度與PAR及不同波段植物反射光譜，從而全天候、高時間分辨率觀測分析植被冠層光合物候與生理生態(tài)，并進一步分析總初級生產(chǎn)力GPP。系統(tǒng)可安裝在專用支架上或通量塔上，也可安裝在移動平臺上。

主要功能特點：

??UV，藍色（459-479nm或450-500nm）、綠色（545-565nm或500-600nm）、531nm、570nm、紅色（620-670nm或650-700nm）、紅外（841-876nm或775-900nm）、650nm、800nm等不同光譜波段傳感器

??可持續(xù)高時間分辨率監(jiān)測PAR、NDVI、PRI及冠層溫度等

??光合物候觀測：PRI、CCI、NIRv等指數(shù)，并根據(jù)GPP=APAR x ??監(jiān)測分析總初級生產(chǎn)力

??可選配莖桿生長、莖流等生理生態(tài)傳感器及土壤傳感器

??可擴展選配SCG-3土壤剖面CO2梯度監(jiān)測

??可安裝在高塔或移動平臺上