基于 PROSPECT模型的蔬菜叶片叶绿素含量和SPAD值反演

叶绿素含量是衡量植物营养和病虫害发生情况的重要指标。传统的分光光度法对植物叶片破坏性较大且无法实时、快速、无损地获取叶绿素含量。新兴的利用叶绿素仪测量叶绿素相对含量（以下简称SPAD值）的方法不能定量获取实际含量。光学辐射传输模型PROSPECT从生物物理、化学的角度以及能量传输的过程出发，定量描述了叶片色素、水分、结构参数等对叶片反射光谱的影响。因此，提出利用PROSPECT模型同时反演蔬菜叶片叶绿素含量和SPAD值，实时、快速、无损、定量获取植物叶片叶绿素的含量。第一，多次测量三种蔬菜叶片的反射光谱，并用叶绿素仪测量SPAD值。然后，预处理光谱数据，获得平均反射率光谱。第二，以欧式距离为评价函数，利用PROSPECT模型对实测反射率光谱进行拟合。拟合过程中三种蔬菜欧式距离最大为0.008 9，最小为0.006 4，平均为0.007 5，表明该模型能够很好地拟合蔬菜叶片的反射率光谱。第三，根据拟合结果，反演叶绿素含量和透射率光谱，再根据透射率光谱获取叶片在940和650 nm波长处的光透过率，计算叶片的反演SPAD值。第四，建立反演叶绿素含量、反演SPAD值与实测SPAD值的关系模型。结果表明: (1)利用该模型反演得到的叶绿素含量值与实测SPAD值有较好的线性关系, 其关系模型为：y=1.463 3x+16.374 3，两者相关系数为0.927 1，模型的决定系数为0.862，均方根误差为2.11；(2)利用该模型反演得到的SPAD值与实测SPAD值之间线性关系较好，其关系模型为：y=0.986 9x-0.668 3，两者相关系数为0.845 1, 模型的决定系数为0.714 3，均方根误差为3.380 2。研究表明，通过测量植物叶片的反射率光谱，利用PROSPECT模型可以无损、定量地获取蔬菜叶片的叶绿素含量和SPAD值。该方法可推广至其他植物的叶绿素测量和实时监测，为变量施肥、精准种植提供可靠的数据支持。研究结果对蔬菜生长态势的无损监测具有重要的意义。     

利用叠层一维光子晶体调控半透明有机太阳能电池的性能

利用叠层一维光子晶体提高半透明有机太阳能电池的光电转换效率和调控器件的透视颜色.采用传输矩阵法计算了基于叠层一维光子晶体的半透明有机太阳能电池中活性层的吸收光谱和器件的透过率光谱,进而计算了器件的光电转换效率和透视颜色.研究结果表明,通过合理设计叠层一维光子晶体中顶光子晶体和底光子晶体的禁带中心波长,可以将器件的光电转换效率提高24.4%.此外,通过控制顶光子晶体和底光子晶体的禁带中心波长,可以调控半透明有机太阳能电池的透视颜色,获得透视颜色分别为蓝色、绿色和红色的半透明电池器件.与单层一维光子晶体相比,叠层一维光子晶体可以使器件获得更高的光电转换效率,并能在更大光谱范围内调控器件的透视颜色.