拉曼光谱仪

叶片看起来正常，就代表作物健康吗？

病害发生后，叶片内部的色素、水分及组织结构可能已经产生变化，而肉眼可见的病斑尚未出现。如何捕捉这些早期变化，为病害调查与防控争取时间，是精准农业持续关注的问题。

近期，一项发表的研究发现：马铃薯叶片在接种致病疫霉后第2天，即使部分组织尚无肉眼可见病斑，其光谱特征也已发生变化。

这一发现，为光谱技术用于作物健康监测提供了新的实验依据。

围绕相关研究需求，奥谱天成ATP9100光谱仪可提供300—1100 nm波段的光谱数据采集能力，为叶片状态分析与敏感特征研究提供支持。

马铃薯晚疫病由致病疫霉侵染引起，可造成叶片、茎部及块茎受损，是影响马铃薯生产的重要病害之一。

在实际监测中，叶片颜色、病斑形态和坏死范围，是判断病害状况的直观依据。但在明显症状出现前，仅凭外观观察，往往难以充分了解组织内部的变化。

光谱检测，为观察叶片状态增加了一个维度。

叶片对不同波长光的反射和吸收，与色素、水分及组织结构等因素有关。当这些因素发生变化时，光谱曲线也可能随之改变。

通过比较不同状态下的叶片光谱，研究人员可以寻找与异常状态相关的敏感波段和特征指标，为早期监测方法的建立提供线索。

这项研究结合光学反射光谱与太赫兹时域光谱，在同一叶片的相同位置开展测量，对比健康组织及不同侵染阶段组织的响应。

实验以Agata品种马铃薯为对象，重点观察三类状态：

健康组织、接种后第2天无明显病斑的组织，以及接种后第4天出现坏死的组织。

其中，红边位置的变化尤为直观。

什么是红边？

在植被反射光谱中，从红光低反射区向近红外高反射区快速上升的区域，被称为“红边"。其位置及形态变化，是研究植被生理状态的重要线索。

本研究以反射光谱一阶导数最大值确定红边位置，得到以下结果：

与健康组织相比，接种后第2天的无明显病斑组织，红边向短波方向移动约13 nm；第4天坏死组织的红边进一步向短波方向移动。

这表明，在本实验条件下，光谱能够捕捉到肉眼尚未明显察觉的组织变化。

太赫兹测量也提供了补充信息。在1.0 THz处，接种后第2天组织的吸光度较健康组织下降；在第4天坏死组织中，研究还观察到了中心约为0.663 THz的宽吸收带。其具体分子来源仍需进一步验证。

300—1100 nm覆盖作物研究常用光谱区域

面向叶片光谱与作物健康研究，奥谱天成ATP9100光谱仪覆盖300—1100 nm波段，涵盖可见光及近红外区域，可为叶片反射特征分析提供数据基础。

结合适配的照明、光纤探头及反射率校正组件，可围绕不同作物与处理条件开展光谱采集，支持以下研究方向。

① 红边特征分析

观察红边位置、斜率及形态随处理条件的变化，探索其与叶片生理状态之间的关系。

② 色素相关光谱研究

分析可见光区域的吸收与反射特征，结合叶绿素等实测指标，研究叶片色素变化及其光谱响应。

③ 不同处理组对比

对健康、接种、干旱、缺素等处理样本开展对比，寻找敏感特征，并分析不同异常来源之间的差异。

④ 时间序列观测

在统一采集条件下，持续记录不同时间点的光谱，研究异常发生与发展过程，为特征筛选和模型研究积累数据。

从获取一条曲线，到理解曲线背后的变化，ATP9100可为作物健康研究提供基础测量支持。

作物种类、样品形态、观测尺度和研究目标不同，对设备配置与采集流程的要求也不同。

奥谱天成可围绕具体需求，提供光谱检测与高光谱成像方案的定制化配置，协助用户建立适合研究对象的数据采集与分析流程。

设备配置

根据目标波段、样品尺寸、测量距离及使用环境，配置光谱仪、高光谱相机与相关采集组件。

采集搭建

围绕离体叶片、盆栽植株及田间作物等对象，设计照明、探头、样品固定或扫描方式，提高采集的一致性与可重复性。

数据分析

结合研究目标，开展反射率校正、光谱预处理、特征提取、区域分析与模型方法适配。

多源协同

根据应用需要，探索光谱、高光谱、可见光及热红外等数据的联合采集与分析，从多个维度研究作物状态。

从设备选型到采集搭建，从光谱分析到场景应用，奥谱天成以定制化方案连接科研需求与实际应用。

更早发现异常，为精准管理提供依据

本研究基于单一品种、3株马铃薯的受控实验，尚未建立经过独立验证的诊断模型。研究观察到的是与侵染相关的光谱变化，仍需通过扩大样本、设置其他胁迫对照及开展田间试验，进一步验证其适用性。

它所展示的方向值得关注：在明显病斑出现之前，利用光谱信息寻找异常线索，为后续调查与验证提供依据。

奥谱天成持续关注光谱技术在农业科研与作物健康监测中的应用，以ATP9100光谱仪及高光谱成像产品为基础，为不同作物、不同尺度和不同场景提供定制化解决方案。