Портативное устройство для определения физиологического состояния растений методами флуориметрии и спектрометрии

В работе представлена конструкция и результаты апробации портативного устройства для мониторинга физиологического состояния растений посредством комбинированного измерения спектров флуоресценции, пропускания и отражения. Предлагаемый подход объединяет три взаимодополняющих оптических метода в едином портативном устройстве, которое включает в себя два белых светодиода для измерения спектров отражения и пропускания, а также синий светодиод для возбуждения флуоресценции. Прототип устройства способен измерять спектры отражения и пропускания, а также интенсивность флуоресцентного спектра листьев растений и требует минимальной пробоподготовки. Регистрация спектров осуществляется с помощью компактного дифракционного спектрометра, входящего в состав устройства. Валидация проводилась путем сопоставления результатов измерения листьев огурца и томата разработанным устройством и эталонным лабораторным оборудованием. Средняя относительная погрешность составила 23% для спектра отражения, 19% — для пропускания и 26% — для флуоресценции. Для апробации устройства определялись коэффициенты детерминации между спектральными характеристиками и концентрацией хлорофиллов, а спектральная информация редуцировалась до вегетационных индексов с выбором оптимального коэффициента на разных длинах волн. Коэффициенты детерминации между эталонными значениями концентрации пигмента и вегетационными индексами составляют 0.99 (огурец) и 0.93 (томат) в режиме отражения, 0.99 (огурец) и 0.90 (томат) в режиме пропускания, а также 0.99 (огурец) и 0,83 (томат) в режиме флуоресценции.