海洋光學(xué)的光纖光譜儀在遠(yuǎn)程監(jiān)測農(nóng)作物光合作用中的應(yīng)用

光合有效輻射吸收系數(shù)(The fraction of absorbed photosynthetically active radiation, fAPAR)是一個反映地球表面生物層與大氣層進(jìn)行氣體交換程度的重要參數(shù)，同樣也是分析農(nóng)作物產(chǎn)量的重要指標(biāo)。

內(nèi)布拉斯加州大學(xué)（University of Nebraska）連續(xù)多年從事農(nóng)作物光合作用監(jiān)測的研究工作，希望能尋找一種更精確測量fAPAR的方法。他們以大小相當(dāng)?shù)娜龎K分別種有玉米與大豆的試驗田作為實驗對象，使用海洋光學(xué)的USB2000光譜儀，配以LS-1鹵鎢燈光源與反射探頭，對玉米與大豆葉子表面進(jìn)行反射測量，從而分析其葉綠素含量。同時，農(nóng)業(yè)專家們還將一套雙通道USB2000光譜儀固定于觀測平臺上，將一個通道的光纖垂直向上放置而將另一通道垂直對準(zhǔn)地面，用于測量整個試驗田的農(nóng)作物上冠400-900nm波長范圍的反射率。專家們將測得的葉綠素含量與fAPAR值進(jìn)行運算處理，得出fAPARGREEN值，并將該值與其他經(jīng)過預(yù)處理的值（Red edge NDVI，Green NDVI值）共同作為參考，從而大大提高了fAPAR的精確度，并將其應(yīng)用范圍延伸至農(nóng)作物的繁殖與衰老階段，幫助農(nóng)業(yè)專家與學(xué)者對不同農(nóng)作物的整個生長階段進(jìn)行監(jiān)控與分析。

為了實驗的測量效率與準(zhǔn)確性，內(nèi)布拉斯加州大學(xué)的專家們還設(shè)計了“Goliath”和“Hercules”兩款測量車(見下圖)：