近日，水土保持科学与工程学院(水土保持研究所)吕肖良研究员团队以 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室为第一单位在 Agricultural and Forest Meteorology 和 Science of The Total Environmental 分别以“Improved estimation of gross primary productivity (GPP) using solar-induced chlorophyll fluorescence (SIF) from photosystem II”和“A practical approach for extracting the Photosystem II (PSII) contribution to near-infrared solar-induced chlorophyll fluorescence”为题发表两篇研究论文。博士研究生郭晨辉与刘准桥副研究员为论文共同第一作者，吕肖良研究员为论文通讯作者，硕士生金晓倩、李琳柯为论文合作者。

基于冠层顶实测SIF(SIF_TOC)中提取的光系统II的SIF_PSII及其估算GPP流程图

近年来，日光诱导叶绿素荧光(SIF)被广泛的应用于表征陆地总初级生产力(GPP)。近期的荧光光合理论研究强调了光系统II荧光在机理方面估算GPP的能力。然而目前光谱仪实测的SIF是包含了光系统I和光系统II各自的贡献。为了更好的实现SIF在机理上直接估算GPP，我们需要从实测SIF中分离出光系统II的贡献。针对这一问题，研究团队首先将观测的单波段SIF (O₂-A波段)与光合光反应机理模型结合，估算了一系列相关参数(如：光系统II相对吸收截面，光系统II荧光产率等) (图1)，进而获取了SIF中光系统II荧光的相对贡献。研究团队以旱研院冬小麦样地的实测数据验证该方法，结果发现：光系统II相对吸收截面的变化对光系统II荧光相对贡献的估算有明显的影响，基于动态的光系统II相对吸收截面可以提高SIF直接估算GPP的能力。该研究有助于更深入地理解SIF与GPP之间的机理联系，提高冠层、区域和全球尺度实测SIF直接估算对应尺度GPP的能力。

荧光的发射范围在640-850 nm。由于光系统I与光系统II荧光激发谱的差异，导致光系统II荧光的相对贡献随着波段的变化而变化。利用这一特征，研究团队基于O₂-B（686nm）与O₂-A（760nm）波段观测的荧光提出了另一种新的方法用于估算O₂-A波段的光系统II荧光的相对贡献(图2)。研究结果表明，考虑O2-A波段光系统II荧光相对贡献的变化可以显著提高SIF直接估算GPP的精准度。该研究提供了一种简单实用的方法用于提取光系统II荧光对O₂-A波段的实测SIF的相对贡献，为基于SIF的GPP机理估算模型在应用方面提供了理论和实践依据。

以上研究工作得到了国家自然科学基金(42071328、41901293)和中国高校科学基金(24520212452021125)的资助。

原文连接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2024.110090

原文连接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175203