[發明專利]可適應作物全生育期觀測的日光誘導葉綠素熒光測量系統

有效

• 申請號: 202010193733.7
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111398227B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 岑海燕;翟莉;何勇;周振江
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 高燕

本發明公開了一種可適應作物全生育期觀測的日光誘導葉綠素熒光測量系統，包括SIF測量裝置和作物冠層高度測量裝置；SIF測量裝置包括SIF傳感器探頭，用于測量冠層的輻亮度信息和天空的輻照度信息；作物冠層高度測量裝置包括：測距傳感器，用于獲取作物冠層的高度信息；智能控制單元，根據作物冠層高度信息，計算SIF傳感器探頭需要進行升降的距離，并向執行單元發出升降指令；執行單元，根據智能控制單元發出的升降指令，調整SIF傳感器探頭的高度，使SIF傳感器探頭與作物冠層之間的距離在整個生長期內保持不變。本發明的日光誘導葉綠素熒光測量系統，可根據作物冠層高度自動調節SIF傳感器探頭的高度，從而獲得更為可靠的作物日光誘導葉綠素熒光信息。

技術領域

本發明涉及農作物遙感技術領域，尤其涉及一種可適應作物全生育期觀測的日光誘導葉綠素熒光測量系統。

背景技術

光合作用是植物生長發育最重要的生命過程，它不僅影響植物的二氧化碳固定、水等物質循環，而且能夠直接地反映植物的生命活動狀態。目前而言還缺少有效地探測植物冠層光合作用信息的無損遙感手段，日光誘導葉綠素熒光(Solar-InducedFluorescence，SIF)與植被光合作用關系十分密切，日益成為監測農作物光合作用狀態的有效手段。

農作物在自然光條件下，植物吸收的太陽光有三種利用途徑：其中大部分用于光合作用的光化學反應，一部分以熱量的形式耗散掉，另一部分以熒光的形式釋放。這三個過程相互競爭，此消彼長。因此，鑒于葉綠素熒光和光合作用的光化學反應是相互競爭的關系，通過對自然光條件下葉片葉綠素熒光信號進行探測，可以推斷植物的光合作用狀態，從而對植物的生長潛力和生命力狀況進行評估。在一些相對惡劣的生長條件下，植物的生長過程處于受脅迫狀態，光能利用的過程會有所不同。例如，而當植物處于較強的光照條件時，可以較多地通過熱量耗散的方式，將多余的光能耗散出去，從而避免強光對葉片的灼傷，起到更好地保護植物的作用；在水脅迫和營養脅迫條件下，植物的葉綠素熒光信號和光合作用的光化學反應也會有別于正常條件下的作物，捕捉這些細微的變化有助于更好研究植物光合作用的狀態。目前的田間SIF測量表型平臺通過搭載高分辨率的光譜儀收集植物不同生長階段的葉綠素熒光信息，該數據可用于研究不同作物品種、不同生長條件的光和作用能力和狀態，評估作物營養含量、耐抗旱以及抗病蟲害的能力，從而達到高效遺傳育種的目的。

但目前的田間近地SIF測量系統仍然存在一些問題，由于傳感器探頭一直固定在距地面一定高度處，但是隨著作物生長，作物冠層的高度會隨之升高，如果SIF傳感器探頭的高度不進行相應調整，將會影響SIF傳感器探頭探測作物范圍的準確性，因為SIF傳感器探頭的視場角不會改變，雖然SIF傳感器探頭高度固定，但是隨著植物冠層高度上升，最終SIF傳感器探頭距離冠層的高度也會相應減小，SIF傳感器探頭測得的植物視野范圍也會減少，最終留在視野范圍內的植物樣本會越來越少，試驗對象的改變使我們很難精確跟蹤特定植物冠層的全生長周期葉綠素熒光數據。同時傳感器探頭和植物冠層高度的改變也會影響熒光數據的提取，因為SIF測量系統主要是根據太陽光譜中的氧氣吸收峰來提取熒光參數，如果傳感器探頭和測量對象(植物冠層)之間的空氣層的厚度改變，必然會改變吸收峰的大小，從而也會影響后續的葉綠素熒光數據的提取。因而，如果隨著作物的生長高度的改變不進行與之對應的高度調整，最終很難獲得有價值的植物全生長周期葉綠素熒光數據。

發明內容

本發明了提供一種可適應作物全生育期觀測的日光誘導葉綠素熒光測量系統，可根據作物冠層高度來自動調節SIF傳感器探頭的高度，從而獲得更為可靠的作物葉綠素熒光信息。

具體技術方案如下：

一種可適應作物全生育期觀測的日光誘導葉綠素熒光(Solar-InducedFluorescence，SIF)測量系統，包括SIF測量裝置和作物冠層高度測量裝置；

所述SIF測量裝置包括SIF傳感器探頭，所述SIF傳感器探頭用于測量冠層的輻亮度信息和天空的輻照度信息；

所述作物冠層高度測量裝置包括：