2 / 12
Ю.В. Федотов, О.А. Булло, М.Л. Белов
22
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 2
Физической основой лазерных флуоресцентных методов контроля состоя-
ния растений является изменение спектра лазерно-индуцированной флуорес-
ценции растений в стрессовом состоянии (по сравнению со спектром растения в
нормальном состоянии).
Основной составляющей флуоресцентного излучения живого листа расте-
ния в нормальном состоянии является флуоресценция хлорофилла [15]. Для
растения в стрессовом состоянии процесс фотосинтеза нарушается и спектр ла-
зерно-индуцированной флуоресценции изменяется. Однако окончательной яс-
ной картины происходящих процессов на сегодняшний день нет [16].
К настоящему времени накоплены экспериментальные данные по спектрам ла-
зерно-индуцированной флуоресценции различных растений в нормальном и стрес-
совом состоянии при длинах волн возбуждения флуоресценции от 266 до 635 нм.
Лазерный анализатор, предназначенный для контроля состояния растений,
облучает растительность на длине волны возбуждения флуоресценции и регистри-
рует характеристики лазерно-индуцированного флуоресцентного излучения.
Перспективным вариантом лазерного анализатора, предназначенного для
дистанционных измерений (например, с беспилотного летательного аппарата),
является лазерный флуориметр, принимающий флуоресцентное излучение в
двух узких спектральных диапазонах и проводящий тематическую обработку
данных измерений для построения карт состояния растительности вдоль трассы
полета носителя (в настоящее время реальными для лазерного флуориметра
являются высоты полета порядка 100 м).
Анализ публикаций показывает, что в большинстве работ рекомендуют про-
водить измерение в узких спектральных диапазонах около двух центральных
длин волн 680…690 нм и 730…740 нм, а в качестве информативного признака для
обнаружения стрессовых состояний растений использовать отношение интен-
сивностей в этих двух спектральных диапазонах.
Несмотря на то, что число публикаций, посвященных экспериментальным ис-
следованиям спектров флуоресценции растительности и задаче обнаружения
стрессовых состояний растений, достаточно велико, остаются неясными некоторые
важные вопросы, одним из которых является вопрос о выборе наиболее эффектив-
ной (для задачи обнаружения стрессовых состояний растений) пары спектральных
диапазонов для регистрации флуоресцентного излучения растений.
Работа посвящена экспериментальным исследованиям спектров лазерно-
индуцированной флуоресценции растений в нормальном и стрессовом состоя-
ниях и определению на основе данных измерений наиболее эффективной пары
спектральных диапазонов регистрации флуоресценции для задачи обнаружения
стрессовых состояний растений. В экспериментах использовалась длина волны
возбуждения лазерно-индуцированной флуоресценции 532 нм (из-за большой
эффективности возбуждения флуоресценции на этой длине волны).
Такие исследования представляют практический интерес для разработчи-
ков лазерной аппаратуры контроля состояния растений по результатам дистан-
ционного измерения флуоресценции растений.