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2015 年度 実施状況報告書

直達太陽光励起による植物葉の蛍光スペクトル計測システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 26340003
研究機関静岡大学

研究代表者

栗山 健二  静岡大学, 技術部, 技術職員 (80555417)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード植物蛍光リモートセンシング / 酸素Aバンド / クロロフィル蛍光スペクトル / 蛍光画像計測
研究実績の概要

太陽光により励起された植物から放出されるクロロフィル蛍光は、植物の光合成活動に直接結び付く情報を提供する。GOSATのフーリエ分光器(TANSO-FTS)の酸素Aバンドのスペクトルデータからクロロフィル蛍光が検出され、地上計測での検証が必要となっている。太陽光励起蛍光(Solar Radiation-Induced Fluorescence, SRIF)法を用いたCCD分光器によるクロロフィル蛍光強度スペクトル計測およびCCDカメラによる二次元的なクロロフィル蛍光画像解析法を確立するとともに、生育場所においては植物葉の SRIF法による分光リモートセンシング計測および太陽光スペクトル中の暗線によるFLD (Fraunhofer Line-Discrimination)法を用いた植物蛍光分布画像システムの開発を行う。具体的には、開発したスタンドオフ計測システムを利用し、屋外のイネと森林を対象として数10mの距離から行った太陽光励起蛍光 ( SRIF) 観測を行う。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

GOSATなど高分解FTIRを搭載した衛星観測により、地上植生からの蛍光が観測可能であることが報告されている。地上計測では、UAVや圃場上空に設置したクレーンをプラットフォームとして用いた植物蛍光計測法が提案されている。
我々は地上でのリモートセンシング計測により、野外の群落レベルで活用可能な植物蛍光計測法を開発している。光学望遠鏡、小型CCD分光器および冷却CCDカメラと狭帯域フィルターを用いた植物蛍光の遠隔計測システム開発の一環として、ここでは実験室において行ったLED光源を用いた植物葉の照射実験について報告する。赤外カットもしくは赤外透過の光学フィルターを用いることによって、微弱な蛍光信号と赤外域での強い反射と区別して観測することが可能になる。さらに、開発したスタンドオフ計測システムを利用し、屋外のイネと森林を対象として数10 mの距離から行った太陽光励起蛍光(SRIF) 観測法の結果について報告する。2015年8月4~7日、京都大学農学部の圃場において、水田を対象として15~30 mの距離から直達太陽光励起による植物蛍光スペクトル計測および分光画像計測を行った。植物葉の蛍光を数10 mの距離からスタンドオフ計測する目的で開発したシステムを用いて2015年9月9日~12日、10月5日~7日に森林総合研究所の京都山城観測地において、森林(コナラ)の直達太陽光励起による蛍光計測を行った。高さ30 mのCO2タワーに望遠鏡を設置し、10~100 mの距離にあるコナラやアラカシなどを測定した。

今後の研究の推進方策

太陽光励起蛍光(SRIF)法を用いたCCD分光器によるクロロフィル蛍光強度スペクトル計測およびCCDカメラによる二次元的なクロロフィル蛍光画像解析法を確立するとともに、生育場所においては植物葉の SRIF法による分光リモートセンシング計測および太陽光スペクトル中の暗線によるFLD (Fraunhofer Line-Discrimination)法を用いた植物蛍光分布画像システムを確立する。
イネなどの圃場(京都大学農学研究科)や森林(森林総合研究所京都山城試験地)などでのスタンドオフ計測を計画している。本年度は、群落レベルのリモートセンシング計測と個葉レベルの光合成計測器を定量的に比較し、論文化につなげる予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件)

  • [学会発表] 酸素Aバンドを利用したクロロフィル蛍光の分光画像計測:水田・森林への応用2016

    • 著者名/発表者名
      栗山健二,眞子直弘,本間香貴,村松加奈子,吉村謙一,小南裕志,久世宏明
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会第60回(平成28年度春季)学術講演会
    • 発表場所
      日本大学生産工学部津田沼キャンパス (千葉県習志野市)
    • 年月日
      2016-05-11 – 2016-05-12
  • [学会発表] SPECTRAL IMAGE MEASUREMENT OF CHLOROPHYLL FLUORESCENCE USING THE OXYGEN A BAND: APPLICATION TO RICE FIELD AND FOREST2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kuriyama, Naohiro Manago, Koki Homma, Kanako Muramatsu,Kenichi Yoshimura, Yuji Kominami, Hiroaki Kuze
    • 学会等名
      International Symposium on Remoto Sensing (ISRS) 2016
    • 発表場所
      Korea, Jeju
    • 年月日
      2016-04-20 – 2016-04-22
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸素Aバンドを利用したクロロフィル蛍光の分光画像計測:水田への応用2016

    • 著者名/発表者名
      栗山健二,眞子直弘,本間香貴,久世宏明
    • 学会等名
      2016年第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 酸素A バンドを利用したクロロフィル蛍光の分光画像計測:水田と森林への応用2016

    • 著者名/発表者名
      栗山健二,眞子直弘,本間香貴,村松加奈子,吉村謙一,小南裕志,久世宏明
    • 学会等名
      計測自動制御学会第41回リモートセンシングシンポジウム
    • 発表場所
      首都大学東京秋葉原サテライトキャンパス(東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-02-22 – 2016-02-22
  • [学会発表] Spectral image measurement of chlorophyll fluorescence2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Masuda(Kuriyama), Naohiro Manago, Hayato Saito, Koki Homma, Kanako Muramatsu, Kenichi Yoshimura, Yuji Kominami, Hiroaki Kuze2
    • 学会等名
      The 18th Symposium on Environmental Remote Sensing
    • 発表場所
      Keyaki hall, Chiba University(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-02
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸素Aバンドを利用した植物蛍光の分光画像計測:森林への応用2015

    • 著者名/発表者名
      栗山健二,眞子直弘,斉藤隼人,村松加奈子,吉村謙一,小南裕志,久世宏明
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会第59回(平成27年度秋季)学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学,良順会館(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2015-11-26 – 2015-11-27
  • [学会発表] 酸素Aバンドを利用した植物蛍光の分光画像計測:圃場への応用2015

    • 著者名/発表者名
      栗山健二,眞子直弘,斉藤隼人,本間香貴,久世宏明
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス文京校舎(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-30
  • [学会発表] 酸素Aバンドを利用した植物蛍光の分光画像計測2015

    • 著者名/発表者名
      栗山健二,眞子直弘,斉藤隼人,久世宏明
    • 学会等名
      2015年第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] 酸素Aバンドを利用した植物蛍光の分光画像計測2015

    • 著者名/発表者名
      栗山健二,眞子直弘,斉藤隼人,久世宏明
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会第58回(平成27年度春季)学術講演会
    • 発表場所
      千葉大学,けやき会館(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-06-02 – 2015-06-03
  • [学会発表] OPTICAL REMOTE SENSING OF VEGETATION FLUORESCENCE ON THE CANOPY LEVEL UNDER INSOLATION2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kuriyama, Naohiro Manago, Hayato Saito, Hiroaki Kuze
    • 学会等名
      International Symposium on Remoto Sensing (ISRS) 2015
    • 発表場所
      Taiwan, Tainan
    • 年月日
      2015-04-22 – 2015-04-24
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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