大田作物表型分析技術(shù)方案

有利性狀能幫助作物抵抗非生物脅迫和生物脅迫。在作物脅迫抗性的研究中，我們需要快速準(zhǔn)確的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高效和有效的野外表型測(cè)量、監(jiān)測(cè)和分析。這其中包括自動(dòng)化的植物形態(tài)學(xué)、生物化學(xué)和生理學(xué)的測(cè)量，以綜合評(píng)估各種監(jiān)測(cè)環(huán)境中作物脅迫與抗性、生長(zhǎng)狀況、潛在和實(shí)際的產(chǎn)量等。易科泰生態(tài)技術(shù)公司與PSI等國(guó)際知名表型分析技術(shù)公司合作，提供大田作物表型分析全面技術(shù)方案：
 

1. 手持式、便攜式設(shè)備
 

包括手持式葉綠素?zé)晒鈨x、葉夾式植物高光譜儀、手持式智能高光譜成像儀、便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x等：
 

1)FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x，包括葉夾式（適合于葉片水平表型分析測(cè)量）和探頭式（可對(duì)葉片、果實(shí)、肉質(zhì)葉片等植物光合器官進(jìn)行測(cè)量或長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)）
 

2)PlantPen手持式植物光譜反射指數(shù)測(cè)量?jī)x，可在葉片水平上測(cè)量植物NDVI、PRI
 

3)PolyPen葉夾式植物高光譜儀，可在葉片水平上測(cè)量植物各種光譜反射曲線和指數(shù)，如NDVI、PRI、葉綠素指數(shù)、花青素指數(shù)、胡蘿卜素指數(shù)、健康指數(shù)、衰老指數(shù)等等
 

4)IQ手持式智能高光譜儀：二維高光譜成像數(shù)據(jù)采集與分析建模，輕松采集分析野外作物表型大數(shù)據(jù)
 

5)FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x：具備野外暗適應(yīng)葉夾及多功能支架系統(tǒng)，是野外葉片水平測(cè)量植物脅迫、光合效率、抗性篩選的利器
 

2. FluorCam移動(dòng)式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)（Rover FluorCam）
 

小尺度的電驅(qū)動(dòng)移動(dòng)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速準(zhǔn)確的野外作物表型測(cè)量。移動(dòng)式熒光成像是一款定制的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)，專用于溫室和野外的作物生理評(píng)估、篩選。電動(dòng)助力的四輪能夠提供優(yōu)異的穩(wěn)定性，同時(shí)便于輕松在野外移動(dòng)。高達(dá)1m的大型作物也能在無(wú)物理干擾的情況下做到原位測(cè)量。可選配RGB成像分析、激光掃描成像測(cè)量、紅外熱成像分析等
 

3. FieldScreen機(jī)動(dòng)高通量作物表型分析系統(tǒng)
 

帶有可調(diào)節(jié)機(jī)械臂的野外高地隙車，用于作物冠層的表型測(cè)量。模塊化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包含傳感器單元、控制單元、導(dǎo)航和用戶界面應(yīng)用。它能夠安裝在多種地面車輛上。司機(jī)在RTK-GPS精度的導(dǎo)航系統(tǒng)的指引下到達(dá)各個(gè)樣點(diǎn)后，預(yù)設(shè)的測(cè)量程序即可自動(dòng)運(yùn)行。自動(dòng)快門功能確保拍攝的圖像曝光良好。測(cè)量完成后，數(shù)據(jù)可同步到數(shù)據(jù)庫(kù)做進(jìn)一步的分析。
 

可為您的FieldScreen系統(tǒng)選配以下傳感器：

ü立體的RGB可見光成像——生長(zhǎng)相關(guān)的性狀評(píng)估

ü動(dòng)態(tài)葉綠素?zé)晒獬上?mdash;—光系統(tǒng)II活性的快速無(wú)損測(cè)量

ü高光譜成像（VNIR和SWIR，400nm-2500nm）——植物反射指數(shù)分析

ü熱成像——作物對(duì)過熱、干旱的響應(yīng)研究

ü激光測(cè)距傳感器——植株高度測(cè)量和3D重建

üLiDAR——3D植物模型重建

ü環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器——日照強(qiáng)度和光譜、大氣壓、溫度等環(huán)境因子測(cè)量
 

FieldScreen系統(tǒng)可根據(jù)樣品大小和形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置，滿足您的具體要求。該系統(tǒng)的每個(gè)部件均經(jīng)過精心設(shè)計(jì)以保證能在嚴(yán)苛的氣象條件下正常運(yùn)行。
 

配套客戶端軟件——FieldScreen具備野外導(dǎo)航、系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)傳輸和傳感器校準(zhǔn)的功能。軟件在戶外耐用型的平板電腦上運(yùn)行并遠(yuǎn)程控制整套系統(tǒng)。每個(gè)測(cè)量樣點(diǎn)的所有的測(cè)量數(shù)據(jù)（包括形態(tài)學(xué)的、生物化學(xué)的和生理學(xué)的）都與環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及PTK GPS定位信息綁定。表型測(cè)量完成后，數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶可借助PlantScreen軟件包進(jìn)行程序編輯、地圖編輯、實(shí)驗(yàn)管理和數(shù)據(jù)分析等處理。
 

4.  PlantScreen-field大田高通量作物表型分析平臺(tái)
 

電動(dòng)轉(zhuǎn)軸塔設(shè)計(jì)，多個(gè)傳感器模塊安裝在XZ機(jī)械臂上。它們正在田間樣地上方快速、自動(dòng)移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)高通量測(cè)量。傳感器能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)諸多生理和形態(tài)學(xué)參數(shù)以及記錄時(shí)間空間信息。
 

5. EcoRobot機(jī)器人表型分析系統(tǒng)
 

基于易科泰無(wú)人機(jī)遙感與近地遙感技術(shù)，自主研發(fā)履帶式智能機(jī)器人平臺(tái)和國(guó)際先進(jìn)光譜成像技術(shù)的田間智能機(jī)器人表型分析平臺(tái)，由易科泰生態(tài)技術(shù)公司自主研發(fā)的輕小型履帶式智能機(jī)器人系統(tǒng)、升降平臺(tái)、三維掃描機(jī)械臂、光譜成像表型大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。履帶式機(jī)器人可自動(dòng)遙控在大田移動(dòng)，升降平臺(tái)可以調(diào)節(jié)光譜成像表型大數(shù)據(jù)采集傳感器的高度，三維掃描機(jī)械臂搭載高分辨率光譜成像傳感器（配置增穩(wěn)云臺(tái)系統(tǒng)）包括400-1700nm波段反射光譜成像數(shù)據(jù)、冠層溫度（反映氣孔導(dǎo)度等）、RGB成像等，可同步監(jiān)測(cè)空氣溫濕度、太陽(yáng)輻射、PM2.5等大氣環(huán)境數(shù)據(jù)。
 

6. PhenoPlot輕便型大田作物表型分析系統(tǒng)及大型作物表型分析平臺(tái)
 

PhenoPlot野外大型作物表型分析平臺(tái)是易科泰生態(tài)技術(shù)備受歡迎的輕便型大田表型分析平臺(tái)的擴(kuò)展升級(jí)版，利用先進(jìn)近地遙感技術(shù)，搭載國(guó)際最先進(jìn)的光譜成像技術(shù)及生理生態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，全面、高通量測(cè)量分析熱帶作物形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化指標(biāo)及環(huán)境因子。近地遙感平臺(tái)采用懸浮式雙軌道近地遙感平臺(tái)，全自動(dòng)掃描式采集作物表型大數(shù)據(jù)。系統(tǒng)由近地遙感平臺(tái)、光譜成像傳感器、SoilTron多功能小型蒸滲儀技術(shù)、作物生理生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)幾部分組成：
 

1）近地遙感平臺(tái)：高度3m、跨度4m（可選配5m或更大跨度）、長(zhǎng)度25m（可選配50m或更長(zhǎng)），可以在約100平方米（4x25m）樣方內(nèi)，對(duì)作物進(jìn)行自動(dòng)掃描成像分析
 

2）光譜成像單元：搭載在近地遙感平臺(tái)的雙規(guī)式自動(dòng)掃描橫梁上，自動(dòng)對(duì)作物及土壤可見光近紅外全波段（380-2500n）反射光譜、LWIR長(zhǎng)波段紅外輻射（冠層溫度）進(jìn)行掃描成像表型大數(shù)據(jù)采集，可測(cè)量分析：
a)NDVI

b)NDVI705紅邊歸一化植被指數(shù)：(R750-R705)/(R750-R705)，對(duì)衰老敏感

c)VOG1紅邊指數(shù)：R740/R720，對(duì)葉綠素濃度、物候變化等敏感

d)PRI光化學(xué)植被指數(shù)：(R531-R570)/(R531-R570)，光利用效率或碳吸收效率指標(biāo)，用于研究植被生產(chǎn)力、脅迫、健康與衰老、類胡蘿卜素等

e)PSRI 植被衰減指數(shù)：(R680-R500)/R750，冠層脅迫、植物衰老、果實(shí)成熟等

f)SIPI結(jié)構(gòu)不敏感色素指數(shù)：(R800-R445)/(R800+R680)，反映冠層脅迫程度、生理脅迫檢測(cè)等

g)CRI1 類胡蘿卜素反射指數(shù)：1/R510-1/R550；CRI2：1/R510-1/R700

h)ARI1 花青素反射指數(shù)：1/R550-1/R700；ARI2：R800(1/R550-1/R700)

i)CI 葉綠素指數(shù)（紅邊指數(shù)）：R750/R710

j)WBIR水波段指數(shù)：900/R970）

k)HI健康指數(shù)：(R534-R698)/(R534+R698)-R704/2

l)NDNI 歸一化N指數(shù)：log(1/R1510)-log(1/R1680)除以log(1/R1510+log(1/R1680)

m)NDWI 歸一化水指數(shù)：(R857-R1241)/(R857+R1241)

n)MSI水分脅迫指數(shù)：R1599/R819

o)NDLI歸一化木質(zhì)素指數(shù)：log(1/R1754)-log(1/R1680)除以log(1/R1754+log(1/R1680)，用于估算纖維素和木質(zhì)素干燥狀態(tài)下的碳含量，可用于火險(xiǎn)幾森林枯枝落葉層

p)CAI纖維素吸收指數(shù)：0.5(R2000+R2200)-R2100

q)CWSI（作物水分脅迫指數(shù)）

r)果實(shí)成熟度及顏色分級(jí)分析等等
 

3）SoilTron多功能小型蒸滲儀技術(shù)：作物種植于模擬自然土壤環(huán)境的小型蒸滲儀內(nèi)，同步監(jiān)測(cè)土壤剖面土壤水分、土壤溫度、CO2、O2級(jí)pH值等參數(shù)，還可選配土壤營(yíng)養(yǎng)鹽監(jiān)測(cè)（濕化學(xué)法）
 

4）作物生理生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：同步監(jiān)測(cè)作物葉綠素?zé)晒鈪��?shù)、果實(shí)生長(zhǎng)、莖桿生長(zhǎng)、莖流、空氣溫濕度、PAR等生理生態(tài)參數(shù)