萊森光學全自動葉綠素熒光觀測系統——解鎖光合作用可視化與四大精準應用場景

　　隨著《碳排放權交易管理暫行條例》及CCER造林碳匯方法學的實施，林業碳匯開發進入”可測量、可報告、可核查”的剛性合規時代，《林業碳匯計量監測術語》《森林碳匯計量監測技術規范》等標準對數據連續性、溯源性提出了前所未有的嚴苛要求。

　　與此同時，”十四五”規劃首次明確將糧食安全納入”安全保障類”約束性指標，明確”國家加強糧食安全科技創新能力和信息化建設”。這意味著當代農業正面臨從”產量導向”向”產能與質量并重”轉型的深層挑戰。食安全考核機制和”非糧化”耕地用途管控的嚴格執行，農業也亟需更精準、可溯源、符合法規要求的長時序觀測數據。

　　在”雙碳”戰略與糧食安全雙重驅動下，當代農業、森林研究、生態與環境監測正面臨觀測精度與效率的結構性矛盾。傳統方法學依賴人工采樣與實驗室分析，時間分辨率低、空間覆蓋不足、無法捕捉光合作用的瞬時動態；衛星遙感雖實現廣域監測，卻受云層遮擋、重訪周期限制，難以提供連續、高頻、冠層尺度的生理生態數據。日光誘導葉綠素熒光（SIF）技術正在破解這一困局。

　　萊森光學全自動日光誘導熒光觀測系統應運而生

　　面對時代對農業、森林研究、生態與環境監測的觀測需求，萊森光學作為“專注光譜檢測技術的創新與應用”的高科技企業，推出全自動日光誘導葉綠素熒光觀測系統。

　　植物在生長過程中需要光合作用，在太陽光照條件下，光合作用在原初反應、傳遞吸收光能和電能轉換的過程中，會有極小的一部分光能(0.5%~2%) 以日光誘導葉綠素熒光(Solar  Inducedchlorophyll Fluorescence, SIF) 形式進行釋放，其光譜范圍為650—800 nm，并且在685nm和740nm處各有一個峰值，能直接反映植物實際光合作用的動態變化，承載著植物最真實的”生命體征”。

太陽光在葉片內的光能傳輸分布光譜SIF系統

　　萊森光學利用SIF技術的原理，推出的全自動日光誘導葉綠素熒光觀測系統不僅能自動切換采集模式，通信協議及處理算法，系統還能時刻保持最優狀態，無需人工干預。全程自檢，異常秒級預警，設備狀態穩定、可靠，野外觀測永不掉線。同時，系統還具備自診斷結果，自動重啟、復位或調整參數功能等異常恢復功能。支持遠程、本地在線升級，光譜原始數據、光譜反射率、光譜輻照度/輻亮度、歸一化植被指數等關鍵數據都可視化，還支持FBER（全波段反射率）、SIF（日光誘導葉綠素熒光）、SIFT（光合作用速率）、 TRP（光合作用速率）、SIFY（葉綠素熒光量子產額）等五種算法。連續、高頻次、全天候自主運行的冠層觀測解決方案滿足了光合熒光測量、植被制圖、生態與環境監測、森林資源監測、植被健康、長勢、病蟲害監測的觀測所有需求。

觀測時軟件界面

     
典型應用領域

　　通過萊森全自動日光誘導葉綠素熒光觀測系統能清晰觀測到”植物活不活、長不長、好不好”。當干旱來襲、病蟲害潛伏、碳匯能力變化時，系統也會第一時間發出預警，為精準農業管理和生態監測提供科學依據。

　　解鎖全自動日光誘導葉綠素熒光觀測系統四大應用場景

　　開啟精準觀測新范式

　　動態監測數據精度高–捕捉分鐘級動態變化

　　森林或農田區域需要開展長期、連續觀測及數據驗證，常把萊森全自動日光誘導葉綠素熒光觀測系統部署于塔基或地面平臺，用于對特定的定點實現 SIF（日變化與季節變化）的監測。其采集的數據精度高，可捕捉分鐘級動態變化，并具備優異的時序解析能力，為衛星與無人機遙感提供高精度地面真值，讓遙感數據”有據可依”。

各垂直層太陽誘導葉綠素熒光輻射強度的月平均值

　　植物病蟲害監測—早發現、早干預

　　病蟲害脅迫下，植物結構損傷與葉綠素降解會導致近紅外光譜特征顯著改變。采用萊森全自動日光誘導葉綠素熒光觀測系統可精準捕捉受損與健康植被的細微差異，實現植物類型識別與生長狀態動態監測。在病蟲害癥狀顯現前識別風險，早發現，早干預為精準農業贏得黃金窗口期。

植物生長狀態光譜圖

　　干旱評估—捕捉作物生理異常的”第一信號”

　　SIF 技術能直接表征作物光合作用活性，對干旱脅迫具有高度敏感性。水分虧缺時，SIF 信號顯著衰減，較傳統植被指數更早揭示作物生理異常，為精準灌溉決策爭取寶貴時間。融合地面、無人機及衛星多平臺觀測，可實現田間—區域多尺度干旱動態監測與精準評估，為農業旱情預警和科學管理提供數據支撐。

成熟葉片失水后的光譜圖變化

　　碳循環與森林生態—量化地球”綠色肺葉”

　　太陽誘導葉綠素熒光（SIF）是連接衛星遙感與地面碳匯評估的關鍵橋梁。全球尺度上，SIF 與植被總初級生產力（GPP，即植物固碳總量）高度相關，可精準估算 GPP 和生態系統呼吸，支撐全球碳收支核算。依托其空間連續觀測優勢，SIF 能夠動態監測森林結構與功能演變，揭示生態過程機理，為全球森林保護、管理及碳匯評估提供科學依據。

森林物種多樣性與光合作用的關系

　　當氣候變化加劇、糧食安全承壓、碳中和倒計時啟動，讀懂植物的”語言”格外重要。萊森光學全自動日光誘導葉綠素熒光觀測系統，以納米級光譜精度捕捉植物光合作用的每一次”呼吸”，將不可見的生理過程轉化為可量化、可預警、可決策的科學數據。從田間的一株作物到全球的一片森林，從分鐘級的動態監測到十年尺度的碳匯核算——”看得見”光合作用，讓生態管理”算得清、管得準”。

　　這不僅是技術的突破，更是人與自然對話方式的革新。在雙碳戰略與糧食安全的時代命題下，萊森光學正以光譜科技為筆，書寫精準農業與生態文明的新篇章。

　　轉自：中華網

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