在线冠层叶绿素观测系统

在线冠层叶绿素观测系统

传统测量叶绿素含量主要是采用化学分析方法，此方法准确度较高，但是成本高、耗时长，操作复杂，且化学试剂的使用容易对环境造成污染。

NDVI、NDRE、PPR和CCCI植被指数的测量多采用光辐射传感器，测量相应波段的植被反射光与入射光的比率得到，此方法需要进行繁琐的后期计算才可以得到指数值，目前便携式多光谱测量仪可以实现植被指数的快速测量，但无法在线长期连续监测。而高光谱成像系统数据信息量大，后期数据编译专业能力要求高，且价格偏贵。

在线冠层叶绿素观测系统可以直接测出冠层叶绿素含量（单位：mg/m2）、NDVI、NDRE、PPR & CCCI植被指数，无需后期计算、可以实现连续在线监测。

冠层叶绿素含量探头         NDVI、NDRE、PPR&CCCI探头

一、特点

非接触式测量

ü         4个植被指数同时测量只需一个探头，无需后期计算；

ü         直接测得叶绿素绝对含量（单位：mg/m2）,采用叶绿素荧光比率技术，不受外界环境光的影响；

ü          非接触式快速测量。

可评估作物养分情况、胁迫情况、以及产量情况 。

1、                      冠层叶绿素含量（mg/m2），可用于测量:

ü                      作物养分情况，氮素水平

2、                      NDVI归一化植被指数，可用于测量：

ü                      作物冠层水分情况、干旱胁迫

ü                      作物氮素水平

ü                      作物叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶黄素和花青素含量

ü                      作物叶面积指数

ü                      有无病害、感染病虫害的程度

ü                      预测作物产量、生物质含量

3、                      NDRE归一化红边指数，是NDVI的改进型，它对叶冠层的微小变化、林窗片  断和衰老非常灵敏。它可用于精细农业、森林监测、植被胁迫性探测等，可用于测量：

ü                      作物成熟度（Using Normalized Difference Red Edge Index to Assess Maturity in Cotton，Crop Physiology & Metabolism，Corey N. Thompson， 2019）

ü                      作物氮含量

ü                      评估产量、种子蛋白质含量（Crop sensor based non-destructive estimation of nitrogen nutritional status, yield, and grain protein content in wheat，Agriculture ，2020,）

4、                      PPR植物色素比率（R550-R450）/（R550 + R450），可用于测量：

ü                      作物氮含量

ü                      籽粒蛋白质含量

ü                      冠层叶绿素含量

5、                      CCCI冠层叶绿素含量指数（CCCI=NDRE/NDVI），可用于测量：

ü                      作物冠层氮含量

三、                      技术参数

3.1 叶绿素含量探头技术参数：

Ø                      测量参数：CFR或叶绿素荧光比率（F735/F700）,叶绿素含量mg/m2;

Ø                      测量面积：10cm—1.2m直径

Ø                      光源：LED 460 nm蓝二极管的半带宽为15nm。

Ø                      检测器：两个固态高灵敏度探测器。 提供带宽限制滤波器。同时进行双波长检测。 700nn至710nm，以及730 nm至740 nm。

Ø                      测量模式：单独测量或测量平均

Ø                      重复性：取决于信号强度。对于信号强度较低的样品，建议对多次测量取平均值。

Ø                      对于信号强度高的样品，比率值通常为+/-0.03或更高；

Ø                      安装：标准三角支架

3.2        NDVI、NDRE、PPR & CCCI光谱指数探头技术参数：

Ø                      测量参数：NDVI, NDRE, PPR, CCCI

Ø                      测量面积：10cm—1.2m直径

Ø                      调制光设计：防止光化光强度差异

Ø                      NDVI归一化植被指数

NDVI - (r850-r720)/(r850+r720),

范围：  0-1.00

Ø                      NDRE归一化红边指数

NDRE- (r720-r660)/(r720+r660),

范围：  0-1.00

Ø                      PPR植物色素比率

PPR - (r540-r450)/(r540+r450),

范围：  0-1.00

Ø                      CCCI冠层叶绿素含量指数

CCCI - NDRE/ NDVI

范围：  0-1.00

Ø                      安装：标准三角支架

3.3 数据采集器技术参数：

Ø                      采样速率：      1~10000点每秒，根据不同测量自动选择

Ø                      存储空间：     2GB

Ø                      算法：25ms内8点平均值计算FM, FM', FO, & FS，降低噪音值

Ø                      输出: CSV文件，可以通过wifi，以太网、U盘传输；可选手机、无线点对点、卫星电话传输方式

Ø                      供电：可以根据要求提供外部12伏电池。可以使用太阳能电源和主电源。

Ø                      操作温度： -10℃~+50℃