Разработка портативного устройства для определения физиологического состояния растений методами флуориметрии и спектрометрии

Повышение эффективности растениеводства требует постоянного мониторинга физиологического состояния растений и фитосанитарной ситуации в посевах. Раннее обнаружение болезней с.-х. культур помогают защитить посевы от потери урожайности. Наиболее перспективными средствами мониторинга состояния растений являются компактные портативные приборы, принцип действия которых основан на неразрушающем оптическом мониторинге, основанном на оптических методах. Обработка и интерпретация спектрального коэффициента отражения, пропускания и спектра интенсивности флуоресценции листа позволяют оценить как физиологическое здоровье растений, так и выявить раннее развитие болезней с.-х. растений. Данная работа посвящена разработке мультимодального устройства, обеспечивающего спектрометрические и флуориметрические измерения листьев растений в полевых условиях. Для этого был проведен расчет осветительной системы и монохроматора для приема излучения, разработан блок управления и спроектирован корпус устройства. С целью апробации с помощью лабораторного оборудования и прототипа устройства измерены спектральные характеристики листьев здоровых и больных растений и проведена количественная оценка погрешности измерений.

Increasing the efficiency of crop production requires constant monitoring of the physiological state of plants and the phytosanitary situation in crops. Early detection of diseases of agricultural crops helps protect crops from loss of yield. The most promising means of monitoring the condition of plants are compact portable devices, the principle of operation of which is based on non-destructive optical monitoring based on optical methods. Processing and interpretation of the spectral reflection coefficient, transmission and fluorescence intensity spectrum of the leaf make it possible to assess both the physiological health of plants and to identify the early development of diseases of agricultural plants. This work is devoted to the development of a multimodal device providing spectrometric and fluorimetric measurements of plant leaves in the field. For this purpose, the calculation of the lighting system and a monochromator for receiving radiation was carried out, the control unit was developed and the device body was designed. For the purpose of testing, the spectral characteristics of the leaves of healthy and diseased plants were measured using laboratory equipment and a prototype device.