ハイパースペクトルカメラと偏光カメラの融合による植生光合成速度推定法の開発

结合高光谱和偏振相机估算植被光合作用速率的方法开发

• 批准号: 22K19841
• 负责人: 彦坂 幸毅
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19841/
• 关键词: リモートセンシング; 葉群光合成; クロロフィル蛍光; 光化学反射指数; 群落光合成; スペクトル; 葉角

植物の光合成やストレス状況を迅速にモニタする技術が必要とされている。これは、人口増加対策としての農業増産や地球環境変化による悪条件下での農業生産の向上に貢献する。広範囲かつ多数の個体を評価するためにはリモートセンシングが必要である。近年、クロロフィル蛍光と光化学反射指数（PRI）が植物の光合成速度やストレス状況の検出方法として注目されている。共に、光合成系の状態を反映して変化するパラメータであり、研究代表者は蛍光とPRIから光合成速度を推定するモデルを提案した（2019）。ハイパースペクトルカメラ（HSC）は、二次元の位置情報を持った画像に加えて、波長の情報を取得することができる。また、偏光カメラは被写体、つまり葉の傾きの情報を得ることができる。そこで着想したのが、ハイパースペクトルカメラと偏光カメラの情報からフィルターをかけることにより葉群最上部の葉のスペクトルと角度の情報を抽出し、その葉が受ける光強度と光合成速度を正確に推定する、という手法である。これが可能になれば、リモートセンシングにより高精度で葉群光合成速度を推定できると期待できる。また、情報は個葉レベルで得られるため、病害虫などの局所的なストレスの検知にも利用できると期待される。本研究では、以下の方法で葉群光合成速度を推定する方法を開発する。HSCと偏光カメラで葉群を同時に撮影し、画像を共有するシステムを構築する。②放射伝達モデルを用いて葉から発せられる光強度とその葉がうける光強度の関係を数式化し、各ピクセルの葉が受けた光合成有効放射を推定する。最上部の葉を含むとピクセルを選択し、クロロフィル蛍光とPRIを得る。研究代表者が発表したモデルを使い、クロロフィル蛍光とPRIから最上部の葉の光合成特性を推定する。De Puryのモデルを用いて葉群光合成速度を計算する。

Plant photosynthesis is a necessary condition for rapid development of plant photosynthesis. This is an upward contribution of agricultural production under the conditions of population growth and environmental change. It is necessary for most individuals to be evaluated. In recent years, light and photochemical reflectance index (PRI) have been used to detect the photosynthetic rate and state of plants. A proposal was made by a representative of the study to estimate the speed of photosynthesis (2019) HSC is the location information of the second dimension and the information of the wavelength.また、偏光カメラは被写体、つまり叶の倾きの信息を得ることができる。The information on the angle of the uppermost leaf of the leaf group is extracted, and the light intensity and the speed of photosynthesis received by the leaf group are accurately estimated. This is a very accurate estimation of leaf group photosynthesis speed. The information is available to the public at all times. In this study, the following methods were developed to estimate the photosynthetic rate of leaf groups. HSC Polarization System (2) The relationship between the light intensity and the light intensity of each leaf is quantified, and the light intensity of each leaf is estimated. The uppermost leaf contains the following elements: The research representative estimated the photosynthetic characteristics of the uppermost leaf of the plant. Depury's photosynthesis velocity is calculated by using the leaf group.

项目成果

Regional‐Scale Wilting Point Estimation Using Satellite SIF, Radiative‐Transfer Inversion, and Soil‐Vegetation‐Atmosphere Transfer Simulation: A Grassland Study

• DOI: 10.1029/2022jg007074
• 发表时间: 2023-04
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Biogeosciences
• 作者: T. Kiyono;H. Noda;T. Kumagai;H. Oshio;Y. Yoshida;T. Matsunaga;K. Hikosaka

Plant and microbial community composition jointly determine moorland multifunctionality

• DOI: 10.1111/1365-2745.13969
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Journal of Ecology
• 影响因子: 5.5
• 作者: Takehiro Sasaki;Naohiro I. Ishii;Daichi Makishima;Rui Sutou;Akihito Goto;Yutaka Kawai;Hayami Taniguchi;K. Okano;A. Matsuo;Alfred Lochner;Simone Cesarz;Y. Suyama;K. Hikosaka;N. Eisenhauer

A new method for extracting stress status

一种提取压力状态的新方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Tetsu Ogawa;Maro Tamaki;Takae Usui;Kouki Hikosaka
• 通讯作者: Kouki Hikosaka

光化学反射指数(PRI)の色素量変動補正法の探索および補正された PRI を用いたブナ林の観測

寻找校正光化学反射指数 (PRI) 色素变化的方法，并使用校正后的 PRI 观察山毛榉林

• 发表时间: 2022
• 作者: 青野葉介，野田響;中村由紀子，冨松元，彦坂幸毅
• 通讯作者: 中村由紀子，冨松元，彦坂幸毅