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在 冠層生態系統尺度上
監測光合作用
是增進我們對全球碳循環、植被脅迫
以及氣候變化認知的關鍵
在過去十年里
日光誘導葉綠素熒光(SIF)
已成為量化光合作用
具有潛力的工具之一
SIF是植物葉片在光合作用過程中
發出的微弱特定波段熒光
為了解光合作用過程
提供了一個直接窗口
FluoreSens 10
日光誘導葉綠素熒光系統
是將原型概念轉化為
投入使用的測量系統
一 # 系統的特點
FluoreSens 10的一個關鍵特點是其光路完整性。通過為每個光譜儀采用專用光纖并使用旋轉光學機構交替捕獲天空和植被輻射，采集的信號不會無需內部開關或分路器重定向，因此從光纖到光譜儀的輻射強度在整個作過程中保持不變，這是準確測量SIF的基礎。光譜儀制造商建議僅在光纖連接物理分離時需重新校準，或者在保持連接狀態下每年校準一次即可。
使用HL-3P-CAL燈校準后的光譜響應。同一根光纖在重新連接前后(光纖1和光纖1*)以及使用不同的光纖(光纖 2)的響應曲線，展示了光路的細微變化是如何引入測量誤差，凸顯了光路完整的重要性。
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FluoreSens 10采用650–800nm波段的定制高分辨率光譜儀，覆蓋了對SIF測量至關重要的O?A和O?B吸收帶。此外可以添加一個可選的低分辨率光譜儀(300–1100nm)，覆蓋可見光和近紅外范圍，用于植被指數分析(NDVI、EVI、PRI)。
光譜儀通過雙熱電冷卻(TEC)設計保持在大約-10°C，該設計將暗噪聲降低。穩定的溫度控制可以在外部環境溫度波動及連續無人值守運行期間，使得測量系統能夠長期穩定運行。
安裝在三腳架上的 FluoreSens 10系統
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FluoreSens 10的核心是CR1000X系列數據采集器，可實現所有測量、時間同步和系統控制功能。研究人員可以根據研究目標添加所需要的生物氣象傳感器，從而擴展對多變量生態系統的監測能力。
FluoreSens 10系統使用了智能控制算法，根據環境光強自動優化積分時間。在高輻照度下，一個完整的測量周期大約需要四秒鐘，而在多云或弱光條件下，測量周期可能會延長到大約一分鐘。系統的動態適應特點，能夠對冠層熒光和反射率進行高頻采樣，捕捉快速的生理變化信號。
光譜儀校準和診斷集成到 FluoreSens 10系統中。兩種光譜儀都可以使用內置的RTMC實時監測和控制軟件進行原位校準。此功能為用戶提供了校準的靈活性，保持測量精度并確保跨季節的可重復性，保證系統在長期野外工作的穩定性。
要準確解釋日光誘導葉綠素熒光(SIF)與碳通量的關系，就需要光學測量與通量測量在空間上保持一致。FluoreSens 10通過余弦校正前置光學部件實現了180度視場測量。確保SIF足跡與渦動相關系統觀測源區匹配度，提升了SIF與碳交換之間的可比性。
二 #應用優勢
通過將FluoreSens 10與渦動相關系統集成使用，研究人員能夠量化日光誘導葉綠素熒光(SIF)與總初級生產力(GPP)之間的對應關系，從而深入了解光能利用效率和碳同化動態。這些數據有助于完善陸地生物圈模型，提高預測碳循環對氣候變化反饋的能力。
FluoreSens 10對SIF的測量能夠在可見癥狀出現之前揭示植物生理脅迫反應。SIF 強度和光譜形狀的變化可表明干旱、溫度脅迫或養分限制。與植被指數相結合，能夠為植物健康監測和脅迫反應研究提供全面的診斷框架。
地面觀測SIF對于驗證衛星遙感(如 GOSAT、TROPOMI、OCO-2、FLEX)獲取的熒光數據起著關鍵作用。FluoreSens 10的持續觀測可為算法模型開發和尺度匹配研究提供必要的參考數據。
FluoreSens 10 的光路完整性、快速自適應測量周期、熱穩定性和精確同步等特性，有助于地面熒光的長期穩定監測并獲得高質量可靠的數據，為科研人員研究光合效率、植被脅迫、碳通量動態、生態系統健康以及氣候模型提供有力支持。
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