更新时间：2025-11-24 
阅读：29在 冠层生态系统尺度上
监测光合作用
是增进我们对全球碳循环、植被胁迫
以及气候变化认知的关键
在过去十年里
日光诱导叶绿素荧光(SIF)
已成为量化光合作用
具有潜力的工具之一
SIF是植物叶片在光合作用过程中
发出的微弱特定波段荧光
为了解光合作用过程
提供了一个直接窗口
FluoreSens 10
日光诱导叶绿素荧光系统
是将原型概念转化为
投入使用的测量系统
一 # 系统的特点
FluoreSens 10的一个关键特点是其光路完整性。通过为每个光谱仪采用专用光纤并使用旋转光学机构交替捕获天空和植被辐射，采集的信号不会无需内部开关或分路器重定向，因此从光纤到光谱仪的辐射强度在整个作过程中保持不变，这是准确测量SIF的基础。光谱仪制造商建议仅在光纤连接物理分离时需重新校准，或者在保持连接状态下每年校准一次即可。
使用HL-3P-CAL灯校准后的光谱响应。同一根光纤在重新连接前后(光纤1和光纤1*)以及使用不同的光纤(光纤 2)的响应曲线，展示了光路的细微变化是如何引入测量误差，凸显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谱仪，覆盖了对SIF测量至关重要的O₂A和O₂B吸收带。此外可以添加一个可选的低分辨率光谱仪(300–1100nm)，覆盖可见光和近红外范围，用于植被指数分析(NDVI、EVI、PRI)。
光谱仪通过双热电冷却(TEC)设计保持在大约-10°C，该设计将暗噪声降低。稳定的温度控制可以在外部环境温度波动及连续无人值守运行期间，使得测量系统能够长期稳定运行。
安装在三脚架上的 FluoreSens 10系统
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FluoreSens 10的核心是CR1000X系列数据采集器，可实现所有测量、时间同步和系统控制功能。研究人员可以根据研究目标添加所需要的生物气象传感器，从而扩展对多变量生态系统的监测能力。
FluoreSens 10系统使用了智能控制算法，根据环境光强自动优化积分时间。在高辐照度下，一个完整的测量周期大约需要四秒钟，而在多云或弱光条件下，测量周期可能会延长到大约一分钟。系统的动态适应特点，能够对冠层荧光和反射率进行高频采样，捕捉快速的生理变化信号。
光谱仪校准和诊断集成到 FluoreSens 10系统中。两种光谱仪都可以使用内置的RTMC实时监测和控制软件进行原位校准。此功能为用户提供了校准的灵活性，保持测量精度并确保跨季节的可重复性，保证系统在长期野外工作的稳定性。
要准确解释日光诱导叶绿素荧光(SIF)与碳通量的关系，就需要光学测量与通量测量在空间上保持一致。FluoreSens 10通过余弦校正前置光学部件实现了180度视场测量。确保SIF足迹与涡动相关系统观测源区匹配度，提升了SIF与碳交换之间的可比性。
二 #应用优势
通过将FluoreSens 10与涡动相关系统集成使用，研究人员能够量化日光诱导叶绿素荧光(SIF)与总初级生产力(GPP)之间的对应关系，从而深入了解光能利用效率和碳同化动态。这些数据有助于完善陆地生物圈模型，提高预测碳循环对气候变化反馈的能力。
FluoreSens 10对SIF的测量能够在可见症状出现之前揭示植物生理胁迫反应。SIF 强度和光谱形状的变化可表明干旱、温度胁迫或养分限制。与植被指数相结合，能够为植物健康监测和胁迫反应研究提供全面的诊断框架。
地面观测SIF对于验证卫星遥感(如 GOSAT、TROPOMI、OCO-2、FLEX)获取的荧光数据起着关键作用。FluoreSens 10的持续观测可为算法模型开发和尺度匹配研究提供必要的参考数据。
FluoreSens 10 的光路完整性、快速自适应测量周期、热稳定性和精确同步等特性，有助于地面荧光的长期稳定监测并获得高质量可靠的数据，为科研人员研究光合效率、植被胁迫、碳通量动态、生态系统健康以及气候模型提供有力支持。
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