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紅外熱成像技術(shù)在野外監(jiān)測葡萄藤氣孔閉合

大多數(shù)農(nóng)作物對水的狀況高度敏感,水分利用率的細微變化對生產(chǎn)力和農(nóng)作物質(zhì)量都有很大的影響。有大量證據(jù)表明,水是限制和調(diào)節(jié)葡萄葡萄品質(zhì)和生產(chǎn)力的主要因素,光合作用主要通過對氣孔關(guān)閉的影響而受到影響。由于供水的精確調(diào)節(jié)對于有效調(diào)節(jié)釀酒中的葡萄質(zhì)量至關(guān)重要,因此確實需要靈敏而強大的技術(shù)來檢測植物水分“壓力”。紅外熱成像技術(shù)作為監(jiān)測葡萄藤的工具具有很大的潛力。

多年來,人們一直將紅外測量的冠層溫度作為“作物壓力”。便攜式紅外熱像儀的最新發(fā)展極大地擴展了分析植物冠層熱特性的機會,并拓寬了與植物生長和狀況有關(guān)的可用信息。壓力指數(shù)(CWSI)是灌溉良好的農(nóng)作物的冠層溫度與“非水分脅迫的基準”溫度之間的差除以非蒸騰溫度之間的差。

葡萄樹行側(cè)視圖的紅外熱圖像

圖為葡萄樹行側(cè)視圖的紅外熱圖像

 

第二個問題是直到最近為止可用的紅外測溫將單個目標區(qū)域的測量值限制為平均值,這可能無意中包括了感測區(qū)域中的土壤,樹干或天空,從而導(dǎo)致了估算的冠層溫度誤差。特別是在稀疏的樹冠中,紅外熱圖像會受到背景土壤溫度的影響?,F(xiàn)場便攜式紅外熱成像系統(tǒng)的最新發(fā)展不僅為研究監(jiān)測葡萄藤限定區(qū)域內(nèi)的平均溫度提供了機會,而且還為獲得該區(qū)域內(nèi)溫度的頻率分布提供了機會,并在必要時僅包括已知的區(qū)域。

照片和紅外熱圖像

圖為照片和紅外熱圖像

 

研究人員研究了紅外熱成像技術(shù)在野外氣孔導(dǎo)度研究中的應(yīng)用,并報告了將紅外熱成像技術(shù)用于監(jiān)測葡萄藤樹冠氣孔閉合的方法。研究的重點是評估在一系列環(huán)境條件下進行的測量的一致性和可重復(fù)性。還提出了一種在圖像可用時使用熱數(shù)據(jù)的新方法,該方法涉及對陰影的數(shù)據(jù)進行分析,而不是像通常研究的那樣對完全暴露在陽光下的區(qū)域進行數(shù)據(jù)分析。

俯視拍攝的紅外熱像圖

圖為俯視拍攝的紅外熱像圖

 

可以從植物冠層的紅外熱成像中獲得有關(guān)葡萄冠層水關(guān)系的有用信息,盡管重要的是要避免在分析植物冠層時包括非葉材料。通過紅外熱成像,可以選擇合適的區(qū)域或通過使用干濕閾值溫度來定義超出溫度值的范圍來實現(xiàn)。紅外熱像儀可以對大面積的冠層進行半自動分析,并具有非常有效的復(fù)制功能,而這可以通過孔鏡法實現(xiàn)。紅外熱成像分析可以自動校正圖像,例如消除代表天空或土壤的像素。圖像分析進一步開辟了紅外測溫以前無法實現(xiàn)的一系列技術(shù)。

 

參考文獻

Hamlyn G. Jones, Manfred Stoll1, Tiago Santos. Use of infrared thermography for monitoring stomatal closure in the field: application to grapevine. Journal of Experimental Botany.

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