成像角度與葉齡對葉片葉綠素?zé)晒獬上竦挠绊懷芯?
2023年電子技術(shù)應(yīng)用第5期
楊振宇1，2，湯浩1，2，葛瑋1，2，夏倩1，2，仝德之3，付麗疆1，2，郭亞1，2
（1.江南大學(xué) “輕工過程先進(jìn)控制”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122； 2.江南大學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 無錫 214026；3.綠視芯科技（無錫）有限公司，江蘇 無錫 214000）
摘要： 葉綠素?zé)晒獬上褡鳛橐环N高效的植物光合作用和生理狀態(tài)信息獲取手段，常被應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)信息感知等眾多領(lǐng)域。現(xiàn)階段的大尺度葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)缺少與微觀的葉片級葉綠素?zé)晒獬上裰g的機(jī)制上聯(lián)系，忽略成像角度與葉片葉齡對葉綠素?zé)晒獬上癞a(chǎn)生的影響，限制了其在大尺度農(nóng)業(yè)智能評估與決策中應(yīng)發(fā)揮的作用。針對上述問題，設(shè)計(jì)了一套可多角度成像的葉綠素?zé)晒獠杉O(shè)備，用以探究葉綠素?zé)晒獬上衽c成像角度和葉片葉齡之間存在的聯(lián)系，并利用綠蘿、樟樹和大葉黃楊這三種分別代表藤本、喬木和灌木的植物共計(jì)60片葉子進(jìn)行成像實(shí)驗(yàn)，分析熒光強(qiáng)度、F_v/F_m和R_fd三個(gè)典型熒光指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明成像角度對葉綠素?zé)晒獬上翊嬖陲@著影響，成像角度的增大會(huì)導(dǎo)致熒光參數(shù)值的減小，對不同種類植物的影響也不同。葉片的葉齡也會(huì)影響葉綠素?zé)晒獬上瘢砷L期葉片的成像參數(shù)指標(biāo)優(yōu)于成熟期葉片。
中圖分類號(hào)：S-3
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.233870
中文引用格式： 楊振宇，湯浩，葛瑋，等. 成像角度與葉齡對葉片葉綠素?zé)晒獬上竦挠绊懷芯縖J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(5)：14-18.
英文引用格式： Yang Zhenyu，Tang Hao，Ge Wei，et al. Study on the effects of imaging angle and leaf age on leaf chlorophyll fluorescence imaging[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：14-18.
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.233870
中文引用格式： 楊振宇，湯浩，葛瑋，等. 成像角度與葉齡對葉片葉綠素?zé)晒獬上竦挠绊懷芯縖J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(5)：14-18.
英文引用格式： Yang Zhenyu，Tang Hao，Ge Wei，et al. Study on the effects of imaging angle and leaf age on leaf chlorophyll fluorescence imaging[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：14-18.
Study on the effects of imaging angle and leaf age on leaf chlorophyll fluorescence imaging
Yang Zhenyu1，2，Tang Hao1，2，Ge Wei1，2，Xia Qian1，2，Tong Dezhi3，F(xiàn)u Lijiang1，2，Guo Ya1，2
(1.Key Laboratory of Advanced Process Control for Light Industry， Ministry of Education， Jiangnan University， Wuxi 214122， China； 2.School of IoT， Jiangnan University， Wuxi 214122， China； 3.Chloview Science and Technology （Wuxi） Co.， Ltd.， Wuxi 214000， China)
Abstract： Chlorophyll fluorescence imaging, as an efficient means of obtaining plant photosynthesis and physiological state information, is often used in many fields such as smart agricultural information perception. The current large-scale chlorophyll fluorescence imaging technology lacks the mechanistic connection with the microscopic leaf-level chlorophyll fluorescence imaging, ignoring the impact of imaging angle and leaf age on chlorophyll fluorescence imaging, which limits its application in large-scale agricultural intelligence assessment and role in decision-making. Aiming at the above problems, this paper designed a set of chlorophyll fluorescence acquisition equipment capable of multi-angle imaging to explore the relationship between chlorophyll fluorescence imaging, imaging angle and leaf age.A total of 60 leaves of epipremnum aureum,camphor and euonymus, representing vines, trees and shrubs were subjected to imaging experiments, and the fluorescence intensity, F_v/F_mand R_fd three typical fluorescence indicators were analyzed. The experimental results show that the imaging angle has a significant impact on the chlorophyll fluorescence imaging, and the increase of the imaging angle will lead to the decrease of the fluorescence parameter value, and the effect on different types of plants is also different. Leaf age also affects chlorophyll fluorescence imaging, and the imaging parameters of growing leaves are better than those of mature leaves.
Key words : photosynthesis；chlorophyll fluorescence imaging；imaging angle；leaf age
0 引言
農(nóng)業(yè)作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)量關(guān)系糧食安全和經(jīng)濟(jì)建設(shè)，農(nóng)作物的產(chǎn)量與其生理狀態(tài)密不可分，農(nóng)業(yè)信息化是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的必然條件，如何準(zhǔn)確有效地檢測植物的生理狀態(tài)尤其是實(shí)現(xiàn)大尺度檢測一直是熱點(diǎn)研究話題。植物在進(jìn)行光合作用的過程中，將吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為自身所需的化學(xué)能、熱能以及葉綠素?zé)晒狻Ｈ~綠素?zé)晒馓N(yùn)含著豐富的植物生理生化信息，被稱為植物光合作用的探針，其分布和變化特征可反映植物的光合作用，進(jìn)而可反映植物當(dāng)前的生理狀態(tài)。葉綠素?zé)晒饪梢酝ㄟ^手持式儀器針對具體葉面進(jìn)行測量，也可以通過遙感的方法進(jìn)行大尺度測量。因此，葉綠素?zé)晒馐悄壳爸参锷韺W(xué)研究和植物遙感研究的重要手段之一，在智慧農(nóng)業(yè)的信息獲取與評估決策中具有重要的價(jià)值。
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作者信息：
楊振宇1，2，湯浩1，2，葛瑋1，2，夏倩1，2，仝德之3，付麗疆1，2，郭亞1，2
（1.江南大學(xué) “輕工過程先進(jìn)控制”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122；2.江南大學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 無錫 214026；3.綠視芯科技（無錫）有限公司，江蘇 無錫 214000）
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