DOI：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2024.110090
主要内容：
太阳诱导的叶绿素荧光 (SIF) 包含来自光系统 I (PSI) 和光系统 II (PSII) 的贡献。理论上，PSII 发射的 SIF (SIF PSII ) 应该从传感器处的 SIF 中提取出来，以量化光合 CO 2同化，因为 PSI 荧光产量几乎不受光化学产量变化的影响。在许多与 SIF 相关的研究中，分配给 PSII 的叶绿素吸收能量比例 (β 2 )（控制 SIF PSII激发能量通量的关键因素）被简单地赋予一个固定值。然而，β 2会根据环境条件的变化进行调节，以避免 PSI 和 PSII 之间的能量不平衡。通过量化细胞色素 b 6 f 复合物（Cyt b 6 f）对从 PSII 到 PSI 的电子传递的调节作用，以及它与两个光系统中能量耗散的相互作用，我们开发了一个框架来估算 β 2和 PSII 荧光产量（Φ F2），这是 SIF PSII的两个关键决定因素，来自 SIF 发射、PAR、气温、Rubisco 的最大羧化酶活性（V cmax ）和 Cyt b 6 f的最大活性（J CB6F_max）。该框架配备了双叶方案，使我们能够从冠层顶部 SIF 观测值（SIF TOC ）估算阳光照射和阴影叶片的 SIF PSII。
主要结论：
我们的模拟结果表明，β 2和 Φ F2倾向于随着 PAR 的变化而朝相反的方向变化，使得 PSII 对 SIF TOC的贡献相对恒定。我们在一个冬小麦试验点，将用固定 β 2 (GPP SIF_Fβ )和动态 β 2 (GPP SIF_Dβ )得到的 SIF PSII机械估算的总初级生产力 (GPP ) 与用涡流塔估算的 GPP (GPP EC ) 进行了比较。在半小时时间尺度上，GPP SIF_Dβ优于 GPP SIF_Fβ ，与 GPP EC的相关性更高( R 2 = 0.74 对比R 2 = 0.64 和 RMSE = 6.61 μmol m −2 s −1对比 RMSE = 7.67 μmol m −2 s −1 )。该研究提供了一种估算 SIF PSII对 SIF TOC贡献的实用方法，为基于 SIF 的 GPP 估算模型提供了更好的理论基础。
主要图表：
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图 1 .利用从冠层顶部 SIF 观测数据中提取的光系统 II 的太阳诱导叶绿素荧光 (SIF) 估算总初级生产力 (GPP) 的流程示意图 (SIF TOC )。缩写定义见表 A1。![]()
图 2.光合光反应示意图。![]()
图 3.（a）光合有效辐射（PAR，μmol m −2 s −1）、（b）气温（T air，℃）、（c）通量塔得出的总初级生产力（GPP EC，μmol m −2 s −1）、（d）760 nm 处冠层顶部太阳诱导叶绿素荧光（SIF TOC_760，mW m −2 nm −1 sr −1）和（e）植被近红外反射率（NIR V）的季节性动态。彩色点表示每日时间尺度的数据，而灰色点表示半小时时间尺度的数据。![]()
图 4 . 2022 年生长季吸收的光合有效辐射 (APAR，μmol m −2 s −1，a、b)、所有叶片在 760 nm 处的总 SIF 发射 (SIF TOT_PS_760，mW m −2 nm −1，c、d) 和开放 PSII 反应中心比例 ( q L，e、f) 的昼夜变化和季节性变化。红色和蓝色分别代表阳光照射叶片 (APAR SUN、SIF TOT_ PS_760_SUN 和 q L_SUN) 和阴影叶片 (APAR SHA、SIF TOT_ PS_760_SHA 和 q L_SHA) 的 APAR 、SIF TOT_PS_760和q L。部分透明的小点表示半小时时间尺度的数据。较大的不透明点表示季节性（a、c 和 e）和每日平均（b、d 和 f）数据。![]()
图 5 . 2022 年生长季阳光照射叶片中分配给 PSII 的激发能量分数（β 2_SUN，a、b）、PSII 荧光产量（Φ F2_SUN ，c、d）以及 PSII SIF 对 SIF PS_760的贡献（f PSII_760_SUN，e、f）的昼夜变化和季节性变化。(a)、(c) 和 (e) 中的点表示季节平均数据。(b)、(d) 和 (f) 中的点表示每日平均数据。阴影区域表示相应的标准差。f PSII_760_Fβ_SUN和f PSII_760_Dβ_SUN表示用固定（0.5）和动态 β 2估计的f PSII_760_SUN。![]()
图 6 .通量塔得出的总初级生产力 (GPP EC，μmol m −2 s −1 ) 与模拟的固定 β 2 (GPP SIF_Fβ，μmol m −2 s −1 ) 和动态 β 2 (GPP SIF_Dβ，μmol m −2 s −1 ) 在半小时 (a, c) 和日 (b, d) 时间尺度上的比较。颜色方案代表一天中的小时 (a, c) 或一年中的天 (b, d)。黑色虚线表示 1:1 线，红色实线表示线性回归结果。R 2、RMSE 和 rRMSE 分别为判定系数、均方根误差 (μmol m −2 s −1 ) 和相对均方根误差 (%)。还提供了回归斜率和截距。上标“ns”表示没有显著相关性（p > 0.05）。
