Экспериментальные исследования лазерного метода обнаружения стрессовых состояний растений

Разработан лазерный флуоресцентный метод обнаружения стрессовых состояний растений. Для волны возбуждения флуоресценции длиной 532 нм приведены результаты экспериментальных исследований спектров лазерно-индуцированной флуоресценции растений в нормальном и разных стрессовых состояниях, вызванных наличием в почве загрязнителей (соли, железного и медного купороса), недостаточным или избыточным поливом растений, механическими повреждениями листьев и корневой системы. Выполнен сравнительный анализ вариантов выбора спектральных диапазонов регистрации лазерно-индуцированного флуоресцентного излучения растений. Показано, что для задачи контроля состояний растений наиболее эффективными (с точки зрения надежности правильного обнаружения стрессовых состояний) диапазонами регистрации флуоресцентного излучения являются спектральные диапазоны с центральными длинами волн 685 и 740 нм.

Литература

[1] Panneton B., Guillaume S., Roger J.M., Samson G. Discrimination of corn from monocotyledonous weeds with ultraviolet (UV) induced fluorescence // Applied Spectroscopy. 2011. Vol. 65. No 1. Р. 10-19. DOI: 10.1366/10-06100 URL: http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1366/10-06100

[2] Water deficit and salt stress diagnosis through LED induced chlorophyll fluorescence analysis in Jatropha curcas L. oil plants for biodisiel / A.S. Gouveia-Neto, E.A. dа Silva, R.A. Oliveira, P.C. Cunha, E.B. Costa, T.J.R. Camara, L.G. Willadino // Proc. of SPIE. 2011. Vol. 7902. Р. 79020А-1-79020А-10. DOI: 10.1117/12.872991 URL: http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=718967

[3] Лабораторные и лидарные измерения спектральных характеристик листьев березы в различные периоды вегетации / А.В. Афонасенко, А.И. Иглакова, Г.Г. Матвиенко, В.К. Ошлаков, В.Е. Прокопьев // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 3. С. 237-243.

[4] Федотов Ю.В., Булло О.А., Белов М.Л., Городничев В.А. Устойчивость результатов лазерного флуоресцентного метода контроля состояния растений // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 1. С. 80-84.

[5] Panneton B., Guillaume S., Roger J.M., Samson G. Improved discrimination between monocotyledonous and dicotyledonous plants for weed control based on the blue-green region of Ultraviolet-induced fluorescence spectra // Applied Spectroscopy. 2010. Vol. 64. No. 1. Р. 30-36. DOI: 10.1366/000370210790572106 URL: http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1366/000370210790572106

[6] Zhi-qiang C., Wen-li C. Effects of NaCl on photosynthesis in Arabidopsis and Thellungiella leaves based on the fluorescence spectra, the fast chlorophyll fluorescence induction dynamics analysis and the delayed fluorescence technique // Proc. of SPIE. 2010. Vol. 7568. Р. 756822-1-756822-8. DOI: 10.1117/12.841257 URL: http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=780701

[7] Plant abiotic stress diagnostic by laser induced chlorophyll fluorescence spectral analysis of in vivo leaf tissue of biofuel species / A.S. Gouveia-Neto, E.A. da Silva, L.M.H. Silva, E.B. da Costa, T.J.R. Camara, L.G. Willadino // Proc. of SPIE. 2010. Vol. 7568. Р. 75680G-1-75680G-8. DOI: 10.1117/12.839462 URL: http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=780574

[8] Grishaev M.V., Sal’nikova N.S. A Setup for remote recording of the spectrum of laser-induced fluorescence from crowns of woody plants // Instruments and Experimental Techniques. 2010. Vol. 53. №. 5. P. 746-749. DOI: 10.1134/S0020441210050246 URL: http://link.springer.com/article/10.1134/S0020441210050246

[9] Laser-induced fluorescence characteristics of vegetation by a new excitation wavelength / J. Yanga, W. Gonga, S. Shia, L. Dua, J. Suna, S. Songe // Spectroscopy Letters. 2016. Vol. 49. №. 4. P. 263-267. DOI: 10.1080/00387010.2016.1138311 URL: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00387010.2016.1138311

[10] Hedimbi M., Singh S., Kent A. Laser induced fluorescence study on the growth of maize plants // Natural Science. 2012. Vol. 4. №. 6. P. 395-401. DOI: 10.4236/ns.2012.46054 URL: http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?PaperID=19977

[11] Saito K. Plant and vegetation monitoring using laser-induced fluorescence spectroscopy // Industrial Applications of Laser Remote Sensing. 2012. P. 99-114.

[12] Pandey J.K., Gopal R. Laser-induced chlorophyll fluorescence and reflectance spectroscopy of cadmium treated Triticum aestivum L. plants // Spectroscopy. 2011. Vol. 26. №. 2. P. 129-139. DOI: 10.3233/SPE-2011-0530 URL: https://www.hindawi.com/journals/jspec/2011/640232/abs

[13] Gopal R., Pandey J.K. Laser-induced chlorophyll fluorescence spectra of Cajanus cajan L. plant growing under cadmium stress // Proc. International Symposium on Molecular Spectroscopy. June 21-25, 2010, Ohio State University, Columbus, OH., USA.

[14] Pandey J.K., Gopal R. Laser-induced chlorophyll fluorescence: a technique for detection of dimethoate effect on chlorophyll content and photosynthetic activity of wheat plant // Journal of Fluorescence. 2011. Vol. 21. No. 2. P. 785-791. DOI: 10.1007/s10895-010-0771-5 URL: http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10895-010-0771-5

[15] Лысенков В.С., Вардуни Т.В., Сойер В.Г., Краснов В.П. Флуоресценция хлорофилла растений как показатель экологического стресса: теоретические основы применения метода // Фундаментальные исследования. Электрон. журн. 2013. № 4-1. С. 112-119. URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31109

[16] Яковец О.Г. Фитофизиология стресса. Минск: БГУ, 2010. 103 с.