中国农业大学土地学院曾也鲁教授团队在叶片荧光辐射传输建模方面取得重要进展

近日，土地科学与技术学院曾也鲁教授课题组在叶片尺度荧光辐射传输建模方面取得重要进展，相关成果《基于光谱不变理论的叶片尺度荧光建模》（Characterizing leaf-scale fluorescence with spectral invariants）在遥感领域1区Top期刊《环境遥感》（Remote Sensing of Environment）上发表。

准确模拟叶片尺度荧光，对于深入探究植物生理过程至关重要。然而，现有叶片尺度荧光模型存在诸多局限性，例如计算过程相对复杂难懂、不易于耦合到陆面模式等问题。光谱不变理论(p-理论)在冠层尺度已得到广泛运用，而在叶片尺度荧光模拟上仍需进一步探索。

leaf-SIP SIF模型中叶片尺度的荧光辐射传输过程示意图

针对这一科学问题，研究团队创新性地提出了新的建模方案：通过叶片干物质含量(C_dm)来表示再碰撞概率(p)和散射非对称参数(q)，进而描述叶片尺度辐射传输过程。研究提出的叶片尺度荧光辐射传输模型leaf-SIP SIF简洁地描述了叶片尺度荧光辐射传输过程，在显著提高计算效率的同时，能维持较高的精度。

leaf-SIP SIF模拟结果与Fluspect、实地测量结果之间的总荧光Ftot、后向荧光Fb和前向荧光Ff的比较

验证结果表明，leaf-SIP SIF模型能准确模拟叶片尺度荧光。在全波段(660-800nm)范围，其总荧光、后向荧光和前向荧光的决定系数(R2)分别为0.89、0.89、0.90，均方根误差(RMSE)分别为1.28、0.69、0.74Wm^-2μm^-1sr^-1。本研究首次将光谱不变理论应用于描述叶片尺度荧光的辐射传输过程，简化了对辐射传输过程的描述，同时保持了对叶片尺度荧光模拟的准确性。该模型推动了光谱不变量理论在叶片尺度荧光辐射传输建模中的应用，并且有潜力被整合到基于光谱不变理论的统一模型框架中，用于模拟土壤-叶片-冠层-大气完整尺度的辐射传输过程。

土地科学与技术学院22级硕士研究生陆文迪为第一作者，曾也鲁教授为论文的通讯作者，博士生何亚昌、高永远等为合作作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国农业大学2115人才计划、拼多多-中国农业大学研究基金等资助。