摘要：叶绿素荧光检测技术作为一种无损检测技术应用十分广泛。传统叶绿素荧光检测技术激发信号时使用的阶跃或调制脉冲(PAM)频带窄,而光合系统是一个高阶的宽带系统,难以激发出光合系统所有的动态特性,使叶绿素荧光信号含有的信息丰富度受限。目前市面上的叶绿素荧光仪均不具备宽带激励功能,限制了新兴的人工智能算法能够处理复杂信号、挖掘丰富信息的能力。针对该问题,基于伪随机二进制序列(PRBS)信号,设计开发了一套具有宽带激励功能的叶绿素荧光仪。该仪器同时能测量传统的叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)与PAM曲线,对5种不同植物在3种激发光下的叶绿素荧光的信息熵进行对比,结果表明,PRBS激发的叶绿素荧光具有最高的信息熵。该仪器能够提供信息更丰富的叶绿素荧光信号,有望为植物生理及环境胁迫检测提供新型的科学仪器。

摘要：叶绿素荧光是反映植物光合效率的重要参数。叶绿素荧光成像技术能对植株光合作用二维空间异质性进行分析,然而现有的叶绿素荧光成像系统需要昂贵的相机和复杂的控制系统,为此提出一种基于低成本CMOS相机的叶绿素荧光成像方法。提出一种可变积分时间的叶绿素荧光图像接收方法,通过改变不同强度激发光下CMOS相机的积分时间,解决了低成本CMOS相机在荧光接收中的控制延迟问题;设计一种简易的叶绿素荧光成像系统,实现800万像素、成像面积为60mm×80mm的荧光图像采集。试验结果显示,该系统能够测量得到清晰的荧光图像,可以在1mm 2的区域检测到植物的光合异质性,将测量结果与商业荧光仪测得的结果相比,决定系数达到0.94。本研究提出的荧光成像方法在可行性和准确性方面取得较好的效果,成像系统测量结果稳定可靠、成本低廉,为叶绿素荧光成像技术提供了更为经济高效的解决方案。

摘要：以黄瓜品种‘津优101’(Jinyou101)为试材,进行人工环境控制试验,设计三因素正交试验,高温设计4个水平,即32℃(日最高气温)/22℃(日最低气温)、35℃/25℃、38℃/28℃和41℃/31℃;空气相对湿度设计3个梯度水平,分别为50%±5个百分点、70%±5个百分点和90%±5个百分点,处理持续时间为3d、6d、9d和12d,以28℃/18℃、50%±5个百分点为对照(CK)。测定不同处理下黄瓜叶片叶绿素荧光诱导动力学参数,以了解高温高湿对黄瓜叶片光系统Ⅱ中心叶绿素荧光特性的影响。结果表明:在日最高温度32~41℃范围内,随着温度的升高,苗期黄瓜叶片快速荧光动力学标准化曲线ΔV_(t)在J相和K相呈现明显凸起,41℃处理ΔV_(t)的曲线凸起最明显(ΔV_(J)=0.24848、ΔV_(K)=0.09116),且ΔK和ΔJ均>0,标准化曲线ΔW_(t)呈现明显的K峰,70%空气相对湿度处理的标准化曲线ΔV_(t)无明显凸起(ΔV_(J)=0.00421,ΔV_(K)=-0.0031)。随着温度的升高,单位反应中心耗散掉的能量(DI_(o)/RC)、用于热耗散的量子比率(φD_(o))均有所升高,41℃处理下最高,较CK分别增加85.24%和18.96%;用于电子传递的量子产额(φE_(o))、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ET_(o)/RC)有所降低,41℃处理下最低,较CK分别减少49.64%和38.05%。在高温胁迫下,空气相对湿度70%处理下ET_(o)/RC和φE_(o)均大于50%和90%处理,较50%处理分别增大28.69%和47.04%,较90%处理分别增大18.36%和12.02%。研究认为高温破坏了黄瓜叶片光系统的结构和功能,使光化学效率下降,70%空气相对湿度可以减轻高温对光系统Ⅱ供体侧和受体侧的损害,缓解高温对黄瓜叶片光合机构的伤害。

摘要：以紧凑型品种SC205、GR4和伞型品种SC12、SC15为试验材料,设计9、36、63、90片留叶数和不摘叶等5个处理,研究不同品种和不同留叶数处理的叶绿素荧光和鲜薯产量差异,以期明确不同生育时期和留叶数的功能叶叶绿素荧光差异以及叶片数对产量的影响。结果表明:随着留叶数的增加,鲜薯产量增加,薯数、茎叶鲜重和收获指数呈先增后降的趋势。9、36、63、90片留叶数和不摘叶处理的平均单株产量分别为0.94、2.22、2.65、2.91、3.35 kg。紧凑型品种的最大荧光产量(F_(m))和最大量子产量(F_(v)/F_(m))大于伞型品种,紧凑型F_(m)、F_(v)/F_(m)分别为0.885、0.739,伞型分别为0.838、0.707。最小荧光产量(F_(0))小于伞型品种,2种株型品种分别为0.219、0.231。随着摘叶时期的递进,F_(0)、F_(m)、F_(v)/F_(m)、ETR和Y(Ⅱ)下降。随着PAR的增加,ETR逐渐升高,Y(Ⅱ)先急剧下降、再平缓下降。不同株型木薯品种的叶绿素荧光变化趋势一致,而不同留叶数处理的变化规律存在差异。植株留叶数较少时,木薯功能叶的ETR和Y(Ⅱ)略有提高。

摘要：由于大气吸收和散射等大气辐射传输影响,叶绿素荧光卫星遥感反演存在很大的困难和挑战。本文利用日本温室气体观测卫星GOSAT的TANSO-FTS超光谱数据,选取770 nm附近受大气影响较弱的KI夫琅和费暗线,借助KPNO2010高分辨率太阳辐照度光谱,设计了加权最小二乘拟合的叶绿素荧光卫星反演算法,利用矩阵的谱条件数确定了算法中KI吸收线所采用的权重系数,获得了中国区域2010年1月至2011年6月的叶绿素荧光数据。并利用TANSO-CAI云标识数据剔除了受云影响的反演结果,并按照2°×2°格网逐月计算了荧光强度均值。将反演叶绿素荧光强度结果与同期MODIS的增强性植被指数EVI、光合有效辐射比例FPAR、总初级生产力GPP产品作对比分析,结果表明:荧光强度高值主要分布在中国西南、中南等植被覆盖度高、生长旺盛的地区,荧光强度季节性变化规律与EVI、FPAR、GPP等相似,但季节变化比上述各参数变化提前且更敏感,可以反映其他参数所不具备的独特信息。

摘要：针对目前温室植物补光无法针对植物生长状况实时反馈控制的问题,以LED补光系统为基础,设计了基于FluorMonitor叶绿素荧光传感器的植物补光测控系统。通过SDI-12和MODBUS通信协议实现对叶绿素荧光参数和光温参数的采集;并根据叶绿素荧光参数Ft、Fm、光化学量子效率Yield的测量流程和采集周期,设计了自动采集模式和手动采集模式;通过PWM调光模块的设计,完成对LED发光强度的精确调控;通过设计人机接口,实现了对光温参数和叶绿素荧光参数的显示和人机交互操作。以生菜为研究对象,进行了不同调光方式的补光调控试验,试验结果表明,基于叶绿素荧光的LED补光控制系统可以实现对光强、ETR和Yield的稳定控制,增加生菜对光能的利用效率,实现了基于作物生理信息的反馈控制。

摘要：研究设计了一种基于MINIPAM荧光仪调制脉冲式荧光检测技术的LED阵列输出光强叶绿素荧光参数在线监控系统。该系统利用可编程电源为LED列阵提供恒流输出驱动,利用LED列阵作为激发叶绿素产生荧光的光化光,利用MINIPAM荧光仪对植物光系统II的稳态荧光Fs、光适应下最大荧光Fm'进行检测,并结合系统传感器对环境温度、光合有效辐射PAR等植物环境因子的测量,综合分析环境因素对实际量子效率ΦpsII等参数的影响。系统通过串口与上位机通信,上位机可利用DELPHI7语言编制的监控软件对植物光适应下的荧光参数进行实时在线监控。试验表明,与传统的试验方法相比该系统具有精度高、应用范围广等优点,是一种具有广泛应用前景的实时光合能力测量与控制仪器。

摘要：为探讨不同氮磷钾施肥量对龙脑樟(Cinnamomum camphora ***)矮林叶绿素荧光的影响,筛选出适合龙脑樟的最佳肥料用量,为龙脑樟的优质栽培提供参考依据。研究以龙脑樟矮林为试材,采用"3414"不完全正交回归施肥设计,通过测定叶绿素荧光参数(F_o、F_m、F_v/F_m、F_v/F_o),研究不同施肥量对其叶绿素荧光参数的影响。结果表明:在施不同量的氮磷钾肥的情况下,龙脑樟的光合电子传递速率(ETR)先随着光合辐射(PAR)强度的增加而增加,而到一定光强后趋于稳定,光化学猝灭系数(qP)随着光合有效辐射(PAR)的增加而下降,非光化学猝灭系数(NPQ)随着光合有效辐射(PAR)的增加而增加,N_2P_2K_2处理下的ETR、qP最大,NPQ最小,说明N_2P_2K_2处理有利于提高龙脑樟的光合速率和光能利用效率。而初始荧光(Fo)均随着施肥量的增加先下降后增加,最大荧光(F_m)、F_v/F_m、F_v/F_o则均随着施肥量的增加先增加后下降,均在N_2P_2K_2最小或最大,说明施加适量的氮磷钾肥可以提高龙脑樟的潜在光合能力和光化学活性,降低光抑制程度,使其获得较高的光合效率和光合潜能,促进龙脑樟的生长。

摘要：传感器是农业物联网(Ag-IoT)领域的重要组成部分且需求量非常高。对于农作物来说,光合作用相关参数的检测不仅有助于植物生理学研究,对智能温室生产来说也非常重要。其中,植物叶片在光的照射下所产生的叶绿素a荧光就是一种公认的测量植物光合速率、植物胁迫和环境因素的有效工具。然而,现有的商用叶绿素荧光(ChlF)传感设备主要依赖于进口,通常体积大、价格昂贵,且缺乏用于数据传输的通信端口以及配置激励波形以产生丰富扰动的灵活性,使得这些设备无法大量地集成到Ag-IoT基础设施中以进行大数据信息的收集。为此,该文提出了一种微型低成本ChlF传感器设计方案并实现了仪器开发。该仪器主要采用微控制器单元(MCU)控制发光二极管(LED)以产生激发光,通过光电二极管对ChlF进行感知。MCU可通过串行总线(USB)、蓝牙或RS-485接口三种通信方式与智能手机、主机或Ag-IoT基础设施进行通信,以传输获取的ChlF数据。该传感器的重量仅有约100g,最大采样率为100 ksps。在具有同样检测效果的前提下,其成本远低于市场上的商用ChlF仪器,对于中国植物生理学研究和农业物联网的发展具有重要的意义。

摘要：以籼型杂交稻6个不育系和5个恢复系按不完全双列杂交交配设计的30个杂交稻组合及其亲本品种/系为材料,对其剑叶的叶绿素荧光参数进行了测定和分析。结果表明:(1)杂交稻亲本和组合间的叶绿素荧光参数均存在极显著的差异,其中,NPQ和ΦNPQ的变异系数为最大;Fv/Fm的变异系数为最小。(2)不同杂交稻组合ΦNPQ、NPQ和qL的平均值和变异系数均大于其亲本的平均值和变异系数,表明杂交稻组合光能利用率的杂种优势极其明显,这将有利于高光能利用率杂交稻组合的配组。(3)杂交稻的Fm、Fv/Fm、ΦNPQ、NPQ和qL具有中亲优势;其ΦNO具有负向超亲优势;其ΦPSII、ΦNPQ、NPQ和qL具有正向竞争优势。(4)杂交稻组合的ΦPSII、ΦNPQ和NPQ与其母本值呈显著或极显著水平的正相关关系;杂交稻组合的ΦPSII、ΦNPQ与其中亲值呈显著或极显著水平的正相关关系。