光合-呼吸-碳中和技術方案

一、 光合作用測量與監(jiān)測

1. LCpro T與LCi T便攜式光合儀

新一代LCpro T光合儀，可與葉綠素熒光模塊耦合組成iFL光合作用與葉綠素熒光復合系統(tǒng)（下圖右）：

1) 超輕便：主機（4.1kg）和手柄總重量不到5kg，LCi T主機重量僅為2.4kg

2) 長續(xù)航：新型鋰離子電池續(xù)航能力最大可達16小時

3) GPS：野外隨時隨地記錄經度、緯度、海拔數據

4) 控制實驗：光照、溫度、濕度、CO₂四因子梯度控制

5) 多功能測量室：寬葉室、窄葉室、針葉室、擬南芥葉室、冠層測量室、土壤呼吸室、多功能測量室、果實測量室等可選配各種測量室，從而實現(xiàn)光合作用測量、土壤呼吸測量、冠層水平光合呼吸測量等功能

6) 可與FluorCam葉綠素熒光成像系統(tǒng)組合（易科泰公司提供參考文獻）

7) 可配置手持式葉綠素熒光儀及葉夾式高光譜儀，可運行所有通用葉綠素熒光分析實驗程序，包括兩套熒光淬滅分析程序、3套光響應曲線程序、OJIP-test、穩(wěn)態(tài)熒光測量等，及葉片反射光譜、吸收光譜、VIs植物光譜反射植物測量等

8) 可與Ecodrone^®無人機遙感系統(tǒng)配合，用于從葉片水平到景觀水平的碳源碳匯監(jiān)測研究及生產力評估等

2. OTC-Auto自動開啟式群落光合-呼吸觀測系統(tǒng)

OTC-Auto原位群落光合-呼吸監(jiān)測系統(tǒng)為易科泰產品（ZL 2020 2 0395637.6），采用傳感器技術，由原位安裝自動開啟式OTC（Open-top chamber）、數據采集控制系統(tǒng)、CO₂分析儀及各種傳感器組成，可選配葉綠素熒光監(jiān)測模塊、SCG-3土壤剖面CO₂梯度監(jiān)測、微根窗根系動態(tài)觀測、植被成像分析等。可配置單體式群落光合-呼吸監(jiān)測箱或多通道群落光合-呼吸監(jiān)測系統(tǒng)，用于野外或溫室內單株植物或植物群落如濕地、草原、農田、苔原等的光合-呼吸監(jiān)測、碳通量監(jiān)測、生產力評估、群落生理生態(tài)研究、植物表型分析研究等。

主要功能特點：

1) 可實現(xiàn)對個體、群落乃至生態(tài)系統(tǒng)（如草原、濕地、林下植被等）原位（in-situ）CO₂/H₂O通量、光合-呼吸等持續(xù)監(jiān)測

2) 可配置單體式群落光合-呼吸監(jiān)測箱、雙體式群落光合-呼吸監(jiān)測箱（用于對比實驗等）、或多通道式監(jiān)測系統(tǒng)

3) 自動開啟，內置擴散式高精度生態(tài)監(jiān)測專用CO₂和O₂傳感器（選配），無需配置復雜以及高耗能的氣體抽樣系統(tǒng)（即氣泵和相應的管路控制等）

4) 基礎配置包括CO₂、空氣溫濕度、PAR（光合有效輻射）、土壤水分溫度等參數，可選配雨量筒、太陽輻射、大氣壓、水位、及O₂測量等其它傳感器

5) 可選配高靈敏度甲烷傳感器用于濕地等碳通量監(jiān)測（在此情況下建議同時選配O₂傳感器）

6) 植被監(jiān)測建議選配NDVI（歸一化指數）和PRI（光化學指數）監(jiān)測傳感器

7) 可選配流通式（具抽樣泵）CO₂與CH₄同步監(jiān)測；或外置式（氣體分析儀不在測量室內）多參數溫室氣體分析系統(tǒng)，同步監(jiān)測CO₂、CH₄、N₂O及NH₃等溫室氣體，CH₄和N₂O等MDCD（Minimum detectable concentration difference）可達ppb級

8) 模塊式結構，配置靈活，具備*的可擴展性

9) 可選配葉綠素熒光監(jiān)測模塊，以進行葉綠素穩(wěn)態(tài)熒光Fs、光量子產量、熒光淬滅、OJIP、光響應曲線等監(jiān)測分析

10) 可選配SCG-N土壤剖面不同梯度CO₂／O₂監(jiān)測，易科泰技術（ZL 2016 2 0734283.7）

11) 可選配植物/作物生理生態(tài)監(jiān)測，同步監(jiān)測葉面溫度、莖桿生長、果實生長、光合作用等生理生態(tài)參數

12) 可無線數據傳輸

3. 太陽光誘導葉綠素熒光成像技術，Mapping Photosynthesis

光合作用是地球最重要的生命活動，并導致地球高級生命形式的誕生及碳源的降低。葉綠素熒光是光合作用看得見的指標（visible indicator of Photosynthesis），近百年來一直強烈吸引科學家們的興趣，被認為是一種快速非損傷的CO₂同化“探針”。脈沖調制技術（Pulse Amplitude Modulated technique，簡稱PAM）是目前市場上幾乎所有葉綠素熒光測量儀器的通用技術方法。

PAM技術，包括目前科學家廣泛使用的FluorCam葉綠素熒光成像技術，都需要人工光源（一般用LED光源）作為激發(fā)光，限制了其在野外原位測量葉綠素熒光——特別是自然條件下太陽光誘導激發(fā)的葉綠素熒光（SIF，Solar-Induced-Fluorescence）測量。鑒于SIF測量技術的重大意義，近幾十年來科學家及有關機構（包括美國NASA與歐洲太空局等）對其進行了大量探索研究，高光譜技術特別是高光譜成像技術的發(fā)展，使SIF測量成像成為可能，如由芬蘭Specim公司、德國Juelich研究中心和歐洲太空局（ESA）地球探測項目（SIFLEX）研制的Hyplant傳感器，是一款商業(yè)化機載高光譜太陽光誘導葉綠素熒光成像儀（商業(yè)產品AisaIBIS，由Specim生產，由于價格昂貴，目前已停產）。

夫瑯和費線深度法是目前廣泛采用的SIF太陽光誘導葉綠素熒光提取技術。易科泰生態(tài)技術公司根據夫瑯和費譜線O2-A深度葉綠素熒光提取FLD3模型，研制生產并客戶定制系列近地遙感與無人機遙感高光譜成像與SIF成像儀器設備：

1) SpectraScan©近地遙感與Ecodrone®無人機遙感平臺

2) SIF（太陽光誘導葉綠素熒光）成像分析（762nm），結合LCpro T光合儀、FluorPen手持式葉綠素熒光儀等，全面分析植物葉片水平、冠層水平及景觀水平光合作用生理生態(tài)狀況

3) 高光譜成像分析，包括VISIR可見光近紅外高光譜成像及900-1700nm或1000-2500nm高光譜成像分析

4) Thermo-RGB成像融合分析，可成像測量分析陽光照射葉片、陰影葉片及土壤等不同組分的面積、溫度等，進一步解析冠層不同光照組分光合作用等狀態(tài)，陽光照射葉片有著比陰影葉片更高的Vcmax，其光合作用、氣孔導度、溫度等不同表現(xiàn)可以深入研究分析環(huán)境（光照）、植物冠層結構、生產力等之間的相互關系

5) 高光譜-紅外熱成像分析（近地遙感與無人機遙感）

6) 高光譜-激光雷達或高光譜-激光雷達-紅外熱成像分析（無人機遙感）