SU1276963A1 - Method of remote determining of physiological conditions of plant - Google Patents

Method of remote determining of physiological conditions of plant Download PDF

Info

Publication number
SU1276963A1
SU1276963A1 SU843815909A SU3815909A SU1276963A1 SU 1276963 A1 SU1276963 A1 SU 1276963A1 SU 843815909 A SU843815909 A SU 843815909A SU 3815909 A SU3815909 A SU 3815909A SU 1276963 A1 SU1276963 A1 SU 1276963A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
fluorescence
plant
chlorophyll
intensity
plants
Prior art date
Application number
SU843815909A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дильшот Миркамилович Миркамилов
Дмитрий Васильевич Власов
Алексей Федорович Бункин
Амирсаид Саидович Ходжаев
Абдушукур Абдугафурович Мухамедов
Раиса Сулеймановна Касымова
Ильнур Фанович Резяпов
Original Assignee
Ташкентский Ордена Дружбы Народов Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни
Институт Общей Физики Ан Ссср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ташкентский Ордена Дружбы Народов Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни, Институт Общей Физики Ан Ссср filed Critical Ташкентский Ордена Дружбы Народов Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни
Priority to SU843815909A priority Critical patent/SU1276963A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1276963A1 publication Critical patent/SU1276963A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к дистанционным способам лазерной спектроскопии . Оно обеспечивает обнаружение стрессового состо ни  и патологии хлопчатника. От лазера, установленного на борту летательного аппарата , на исследуемый объект (растительньй покров) направл ют лазерный импульс, возбуждающий флуоресценцию хлорофилла растений, который через приемное устройство поступает в систему регистрации. Результаты обра--. батывают по формулео( ( Igy5-I)) .dffc-l-ns), где I(,sj - интенсивность главного максимума в спектре флуоресценции хлорофилла ( нм), I S 115 - интенсивность флуоресценции сл 7.30 ДЛИННОВОЛНОВЫХ форм хлорофилла. Значение р(. соответствует здоровому растению и наоборот oli О - его патологическому состо нию. 3 ил.This invention relates to remote laser spectroscopy techniques. It provides detection of the stress state and pathology of cotton. From a laser mounted on board the aircraft, a laser pulse is sent to the object under study (vegetation cover), which stimulates the fluorescence of plant chlorophyll, which through the receiving device enters the recording system. The results of the. bathe by the formula ((Igy5-I)). dffc-l-ns), where I (, sj is the intensity of the main maximum in the fluorescence spectrum of chlorophyll (nm), IS 115 is the fluorescence intensity of 7.30 long-wavelength chlorophyll. The p value (. corresponds to a healthy plant and vice versa oli O - its pathological condition. 3 Il.

Description

«1"one

Изобретение относитс  к исследованию и анализу материалов с помощью оптических методов и может быть использовано дл  определени  физиологического состо ни  растений, The invention relates to the study and analysis of materials using optical methods and can be used to determine the physiological state of plants,

Цель изобретени  - обнаружение стрессового состо ни  и патологии хлопчатника,The purpose of the invention is the detection of the stress state and pathology of cotton,

На фиг. 1 лредставлено устройство , реализующее способ, на фиг. 2 и 3 - зависимости интенсивности от длины волны флуоресценции дл  здоровых и зараженных растений,FIG. 1 is a device implementing the method, FIG. 2 and 3 - intensity vs. fluorescence wavelength for healthy and infected plants,

Устройство содерж1 т лазер 1 , генерирующий импульсное излучение мощностью 1-2 МВт, приемный телескоп 2, собранный по схеме Кассегрена,систему зеркал 3, спектрометр 4, три фотоприемника 5, систему, регистрации 6, комплекс ббработки результатов 7, предназначенный дл  оцифровки аналоговых сигналов и обработки данных в оперативном режиме.The device contains a laser 1, generating a pulsed radiation with a power of 1-2 MW, a receiving telescope 2, assembled according to the Cassegrain scheme, a system of mirrors 3, a spectrometer 4, three photodetectors 5, a system, recordings 6, a complex of processing the results 7, intended for digitizing analog signals and data processing online.

Способ осуществл етс  следующимThe method is as follows.

образом.in a way.

От лазера 1, установленного на борту летательного аппарата на исследуемый объект (растительный покров ) направл ют лазерный импульс, возбуждающий флуоресценцию хлорофил- ла растений, который через приемный телескоп 2, спектрометр 4 и фотоприемники 5 поступает в систем у регистрации 6, откуда после усилени  и оцифровки поступает в комплекс об- работки результатов 7, которь е обрабатывают по формуле где 1From laser 1 installed onboard the aircraft to the object under study (vegetation cover), a laser pulse is sent to excite the chlorophyll fluorescence of plants, which through the receiving telescope 2, spectrometer 4 and photodetectors 5 enters the systems at registration 6, from which, after amplification and digitization enters the complex of processing of results 7, which are processed by the formula where 1

- интенсивность- intensity

6S5  6S5

главного максимума в спектре флуо;-1 685 нм),the main peak in the fluo spectrum; -1,685 nm),

I - интенсивность флуоресценресценции хлорофиллаI - the intensity of the chlorophyll fluorescence

I.,, .I.

ции длинноволновых форм хлорофилла,long-wave forms of chlorophyll,

ответственных за функциональное состо ние растений.responsible for the functional state of plants.

Значение (;L..О соответствует здоровому растению и наоборото О - его патологическому состо нию.The value (; L..O corresponds to a healthy plant and vice versa to its pathological condition.

Например, дл  определени  физиологического состо ни  хлопчатника предлагаемым способом, на поверхность хлопкового пол  посылаетс  лазерный импульс мощностью 1-2 МВт с дли ной волны 337 нм. Возбужденные сигналы флуоресценции хлорофилла листьев здоровых растений имеют спектры , представленные на фиг. 2 (кривые 8, 9, 10), в то врем  как у зараженных вилтом растений хлопчатниО For example, to determine the physiological state of cotton by the proposed method, a laser pulse with a power of 1-2 MW with a wavelength of 337 nm is sent to the surface of the cotton field. The excited chlorophyll fluorescence signals from the leaves of healthy plants have spectra shown in FIG. 2 (curves 8, 9, 10), while cotton plants infected with wiltus

томов болезни, обнаруживаетс  особенность спектра флуоресценции, как 15 показано на фиг. 2 (крива  11).volumes of the disease, a feature of the fluorescence spectrum is detected, as shown in FIG. 15. 2 (curve 11).

Признаки болезни в спектрах флуоресценции про вл ютс  в виде умень- щени  спектральной относительной интенсивности и исчезновени  характерного плеча (фиг. 3, кривые 12, 13, 14, 15) в области 730 нм.The symptoms of the disease in the fluorescence spectra are manifested as a decrease in the spectral relative intensity and disappearance of the characteristic arm (Fig. 3, curves 12, 13, 14, 15) in the region of 730 nm.

Таким образом, предложенный способ дает возможность осуществл ть быструю и точную оценку физиологического состо ни  растений на больших плантаци х сельскохоз йственных угодий вне зависимости от погодных условий .Thus, the proposed method makes it possible to carry out a quick and accurate assessment of the physiological state of plants on large plantations of agricultural land, regardless of weather conditions.

Claims (1)

« Изобретение относитс  к исследов нию и анализу материалов с помощью оптических методов и может быть использовано дл  определени  физиологического состо ни  растений, Цель изобретени  - обнаружение стрессового состо ни  и патологии хлопчатника, На фиг. 1 лредставлено устройство , реализующее способ, на фиг. 2 и 3 - зависимости интенсивности от длины волны флуоресценции дл  здоро вых и зараженных растений, Устройство содерж1 т лазер 1 , генерирующий импульсное излучение мощ ностью 1-2 МВт, приемный телескоп 2 собранный по схеме Кассегрена,систему зеркал 3, спектрометр 4, три фотоприемника 5, систему, регистраци 6, комплекс ббработки результатов 7 предназначенный дл  оцифровки аналоговых сигналов и обработки данных в оперативном режиме. Способ осуществл етс  следующим образом. От лазера 1, установленного на борту летательного аппарата на исследуемый объект (растительный покров ) направл ют лазерный импульс, возбуждающий флуоресценцию хлорофил ла растений, который через приемный телескоп 2, спектрометр 4 и фотопри емники 5 поступает в систему регист рации 6, откуда после усилени  и оцифровки поступает в комплекс обработки результатов 7, которь е обр батывают по формуле 6S5 где 1 - интенсивность главного максимума в спектре флуо;-1 685 нм), ресценции хлорофилла I.,, . I - интенсивность флуоресцен ции длинноволновых форм хлорофилла ответственных за функциональное со то ние растений. Значение (;L..О соответствует здор вому растению и наоборото О - его патологическому состо нию. Например, дл  определени  физиоогического состо ни  хлопчатника предлагаемым способом, на поверхность хлопкового пол  посылаетс  лазерный импульс мощностью 1-2 МВт с линой волны 337 нм. Возбужденные сигналы флуоресценции хлорофилла листьев здоровых растений имеют спектры , представленныена фиг. 2 (кривые 8, 9, 10), в то врем  как у зараженных вилтом растений хлопчатнитомов болезни, обнаруживаетс  особенность спектра флуоресценции, как показано на фиг. 2 (крива  11). Признаки болезни в спектрах флуоресценции про вл ютс  в виде уменьщени  спектральной относительной интенсивности и исчезновени  характерного плеча (фиг. 3, кривые 12, 13, 14, 15) в области 730 нм. Таким образом, предложенный способ дает возможность осуществл ть быструю и точную оценку физиологического состо ни  растений на больших плантаци х сельскохоз йственных угодий вне зависимости от погодных условий . Формула изобретени  Способ дистанционного определени  физиологического состо ни  растени  путем лазерного возбуждени  флуоресценции хлорофилла растени  и регистрации интенсивности на смещенных частотах , включа  длину волны 683 нм, отличающийс  тем, что, с целью обнаружени  стрессового состо ни  и патологии хлопчатника, дополнительно регистрируют флуоресценцию на длинах волн 715 и 730 нм и по соотношению интенсивностей к интенсивности на длине волны 685 нм определ ют состо ние растени . ercfrtt//jrf /t} W ffa/nMec W .5459 63 674 . Фс/9,2 //V/WA rff) 7ff )"The invention relates to the study and analysis of materials using optical methods and can be used to determine the physiological state of plants. The purpose of the invention is to detect the stress state and pathology of cotton. FIG. 1 is a device implementing the method, FIG. 2 and 3 - intensity depending on the fluorescence wavelength for healthy and infected plants. The device contains a laser 1 generating pulsed radiation with a power of 1-2 MW, a receiving telescope 2 assembled according to the Cassegrain scheme, a system of mirrors 3, a spectrometer 4, three photodetectors 5, system, recording 6, a set of results processing 7 intended for digitizing analog signals and processing data online. The method is carried out as follows. From a laser 1 mounted on board an aircraft to a test object (vegetation cover), a laser pulse is sent to induce the fluorescence of plant chlorophyll, which through the receiving telescope 2, spectrometer 4 and photodetectors 5 enters the recording system 6, from which, after amplification The digitization enters the results processing complex 7, which is processed according to the formula 6S5 where 1 is the intensity of the main maximum in the fluo spectrum; -1685 nm), the resolution of chlorophyll I. ,,. I is the fluorescence intensity of long wavelength forms of chlorophyll responsible for the functional formation of plants. The value (; L..O corresponds to a healthy plant and vice versa to its pathological condition. For example, to determine the physiological state of cotton by the proposed method, a 1-2 MW laser pulse with a 337 nm wave is sent to the surface of the cotton field. Excited The chlorophyll fluorescence signals of healthy plant leaves have spectra shown in Fig. 2 (curves 8, 9, 10), while in cotton plants infected with wilt plants of the disease, a feature of the fluorescence spectrum is detected, as shown in Fig. 2 (curve 11). The signs of the disease in the fluorescence spectra are manifested as a decrease in the spectral relative intensity and disappearance of the characteristic arm (Fig. 3, curves 12, 13, 14, 15) in the region of 730 nm. Thus, the proposed method provides an opportunity to make a quick and accurate assessment of the physiological state of plants on large plantations of agricultural land regardless of weather conditions. Formula of the invention A method for remotely determining the physiological state of a plant by means of laser excitation Chlorophyll fluorescence of a plant and recording of intensity at biased frequencies, including a wavelength of 683 nm, characterized in that, in order to detect the stress state and pathology of cotton, fluorescence is additionally recorded at wavelengths of 715 and 730 nm and according to the ratio of intensities to intensity over length 685 nm waves determine the state of the plant. ercfrtt // jrf / t} W ffa / nMec W .5459 63 674. FS / 9.2 // V / WA rff) 7ff)
SU843815909A 1984-11-22 1984-11-22 Method of remote determining of physiological conditions of plant SU1276963A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843815909A SU1276963A1 (en) 1984-11-22 1984-11-22 Method of remote determining of physiological conditions of plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843815909A SU1276963A1 (en) 1984-11-22 1984-11-22 Method of remote determining of physiological conditions of plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1276963A1 true SU1276963A1 (en) 1986-12-15

Family

ID=21148055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843815909A SU1276963A1 (en) 1984-11-22 1984-11-22 Method of remote determining of physiological conditions of plant

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1276963A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453829C2 (en) * 2010-09-27 2012-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) Method for remote determination of functional state of photosynthesis mechanism of plants
RU2610521C1 (en) * 2015-11-02 2017-02-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method of distant trass detection of vegetation plots under stress
RU2726033C1 (en) * 2017-08-18 2020-07-08 Гуанчжоу Иксэркрафт Текнолоджи Ко., Лтд. Plant health monitoring method and device
RU2775493C1 (en) * 2021-10-21 2022-07-01 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Portable device for monitoring plant stress conditions

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453829C2 (en) * 2010-09-27 2012-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) Method for remote determination of functional state of photosynthesis mechanism of plants
RU2610521C1 (en) * 2015-11-02 2017-02-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method of distant trass detection of vegetation plots under stress
RU2726033C1 (en) * 2017-08-18 2020-07-08 Гуанчжоу Иксэркрафт Текнолоджи Ко., Лтд. Plant health monitoring method and device
RU2775493C1 (en) * 2021-10-21 2022-07-01 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Portable device for monitoring plant stress conditions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
D'ambrosio et al. Increase of the chlorophyll fluorescence ratio F690/F735 during the autumnal chlorophyll breakdown
US6965431B2 (en) Integrated tunable optical sensor (ITOS) system
US20060106317A1 (en) Optical system and use thereof for detecting patterns in biological tissue
JPS61503005A (en) Electro-optical device for monitoring instantaneous single-state oxygen concentration generated during optical radiation using pulsed excitation and time-domain signal processing
EP0756169A3 (en) Spectral measuring apparatus and automatic analyzer
EP1324018A3 (en) Method and apparatus for multi-spectral analysis in noninvasive infrared spectroscopy
Lichtenthaler et al. Chlorophyll fluorescence spectra of green bean leaves
SU1276963A1 (en) Method of remote determining of physiological conditions of plant
Edner et al. Laser-induced fluorescence monitoring of vegetation in Tuscany
US20110186752A1 (en) Method and device for determining the ratio between the contents of chlorophyll and of a chromophore compound in a vegetable tissue without independently measuring said contents
JPH11337484A (en) Soil analyzing method, spectroscopic analyser and agricultural working vehicle loaded with spectroscopic analyser
US5096293A (en) Differential fluorescence lidar and associated detection method
Chase et al. The use of a near-infrared array detector for Raman spectroscopy beyond one micron
Edner et al. Remote multi-colour fluorescence imaging of selected broad-leaf plants
Brach et al. Detection of lettuce maturity and variety by remote sensing techniques
SU1467470A1 (en) Method of remote analysis of humidity above ground biological mass of agricultural crops
Everall et al. Signal-to-noise considerations in FT-Raman spectroscopy
Van Best et al. Apparatus for the measurement of small absorption change kinetics at 820 nm in the nanosecond range after a ruby laser flash
Cecchi et al. Fluorescence LIDAR in vegetation remote sensing: system features and multiplatform operation
US4178102A (en) Process and apparatus for measuring the concentration of a molecule of selective spectrum in a sample substance
Näther et al. Temporal and spectral separation of singlet oxygen luminescence from near infrared emitting photosensitizers
Ozaki et al. Multichannel Raman spectroscopy of an intact lens: Raman measurement with laser irradiation below the threshold for retinal damage
SCHMUCK Applications of in vivo chlorophyll fluorescence in forest decline research
RU2763507C1 (en) Remote method for allocation of forest areas with predominance of dry or green deciduous or coniferous trees in summer from an aircraft carrier
SU1241113A1 (en) Method of determining productivity of biological crops