Дифференциальные оптические методы контроля состояния растений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Тимченко, Елена Владимировна

• Тимченко, Елена Владимировна
• кандидат физико-математических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Тимченко, Елена Владимировна

Введение.

Глава 1 Оптические характеристики растений.

1.1 Строение растения и оптические методы контроля его состояния.

1.2 Математическое описание процессов рассеяния излучения в растительной ткани.

1.2.1 Уравнение переноса излучения для растительной ткани.

1.2.2 Оценка коэффициентов обратного рассеяния и флуоресценции.

1.3 Изменение оптических характеристик при внешнем воздействии.

Выводы:.

Глава 2 Экспериментальные исследования и математическое моделирование оптических характеристик растительной ткани.

2.1 Математическая модель растительной ткани.

2.1.1 Оптическая модель растительной ткани.

2.1.2 Численная реализация математической модели.

2.1.3 Результаты моделирования.

2.2 Экспериментальная установка.

2.2.1 Определение мощности источника излучения.

2.2.2 Определение погрешности.

2.3 Экспериментальные исследования оптических характеристик растительной ткани при нормальном развитии.

Выводы.

Глава 3 Влияние антропогенных факторов на оптические характеристики растения

3.1 Функциональная зависимость оптических коэффициентов от концентрации антропогенных веществ.

3.2 Картографирование городских территорий с помощью оптических методов контроля состояния растений.

Выводы.

Глава 4. Влияние минерального питания на оптические характеристики растений

4.1. Лабораторные исследования.

4.2 Натурные исследования.

Выводы:.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Дифференциальные оптические методы контроля состояния растений»

Одним из бурно развивающихся направлений современной оптики является биооптика и, в частности, оптика растительных сред [1-2]. Интерес к данному направлению связан как с возможностью получения целостной информации о состоянии всей биологической системы по ее оптическим характеристикам и кинетике их изменения, так и с возможностью применения оптических методов для дистанционного контроля, учета и оптимизации производства сельскохозяйственной продукции [3]. Наиболее широко применяемыми в настоящее время оптическими методами контроля состояния растительности являются метод обратного рассеяния [1,4], метод комбинационного рассеяния [5], абсорбционный метод [6] и флуоресцентный анализ [7,8]. Фактически метод обратного рассеяния, также как и абсорбционный метод, использует различия в спектрах поглощения различных химических компонент растительной ткани. Однако, в отличие от последнего, он позволяет осуществлять дистанционные измерения. М.Н. Мерзляком и А.Гительсоном [1], В.В.Козодеровым [4], Дж.Роузом [9] и рядом других авторов были введены оптические коэффициенты (вегетационные индексы), использующие различия в интенсивностях обратного рассеяния в видимой и инфракрасной областях спектра для определения концентрации хлорофилла. Применение данных коэффициентов хорошо зарекомендовало себя для оценки общего объема зеленой биомассы по данным дистанционного зондирования Земли из космоса.

Более детальная информация может быть получена с помощью флуоресцентного анализа, прежде всего модуляционной флуорометрии [8]. Однако данный метод анализа применим только в лабораторных условиях. Для дистанционного флуоресцентного анализа используют отношение длинноволнового и коротковолнового пиков интенсивностей флуоресценции [7], наличие которых обусловлено различием в спектральных свойствах хлорофиллов а и Ь, а также фотосистем 1 и 2.

В условиях городской среды растения подвергаются воздействию антропогенных факторов, причем наибольшую нагрузку оказывают окиси углерода, азота, серы, которые являются основными химическими компонентами выхлопов двигателей внутреннего сгорания, выбросы которых составляют более 65% от общего объема валовых выбросов [10]. Атмосферные антропогенные вещества оказывают комбинированное многофакторпое воздействие, которое может приводить к существенной экологической нагрузке на биологические объекты даже при соблюдении норм по каждому отдельно взятому загрязнителю. Учитывая, что листья растений являются наиболее чувствительными к действию атмосферных загрязнителей, древесные культуры [11] могут быть использованы как «живые датчики» экологического состояния биосферы, а их оптические характеристики служить количественной мерой состояния окружающей среды.

В связи с этим одной из актуальных проблем является разработка и развитие оптических методов контроля состояния растений в условиях внешних воздействий, что и является целью диссертационной работы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- Исследовать оптические характеристики растений в естественных условиях и при воздействии внешних естественных и антропогенных факторов, и определить их взаимосвязь с изменением концентрационного состава основных пигментов, участвующих в фотосинтетической цепи растения.

- Развить математическую модель взаимодействия оптического излучения с растительной тканью для определения функциональной зависимости оптических коэффициентов от биофизических параметров растения.

- Определить корреляцию оптических и биофизических параметров основных сельскохозяйственных культур при активном внешнем воздействии (внесение удобрений) в различные периоды вегетации.

- Исследовать степень влияния антропогенных факторов окружающей среды на изменение спектральных характеристики растительной ткани с помощью развитых дифференциальных методов.

Методы исследования:

Для решения поставленных задач был использован комплексный подход, сочетающий в себе математическое моделирование взаимодействия оптического излучения с растительной тканью, экспериментально реализованные отические методы контроля - обратного рассеяния и флуоресценции, а также биохимические методы анализа природных пигментов.

Научная новизиа работы:

1. Разработана математическая модель взаимодействия оптического излучения с растительной тканью, основанная на представлении ткани в виде сплошной трехслойной многократно рассеивающей среды с учетом спектральных характеристик основных светопоглощающих пигментов.

2. Введены дифференциальные коэффициенты, определенные как отношения коэффициентов обратного рассеяния на длинах волн 750 нм и 550 нм и флуоресценции на длинах волн 740 нм и 684 нм к их значениям в отсутствии загрязнителей, позволяющие выделить зависимость оптических характеристик растений от концентрации внешних I 4 загрязнителей на фоне их естественного изменения за счет старения и влияния климатических условий.

3. Экспериментально установлена функциональная связь между дифференциальными оптическими коэффициентами и интегральной величиной суммарной концентрации I антропогенных веществ.

4. Предложен оптический метод экологического картографирования территорий, использующий установленные функциональные зависимости.

Практическая ценность работы:

1. Установленные функциональные зависимости изменения коэффициентов обратного рассеяния и флуоресценции от кЪнцентрации антропогенных веществ в окружающей атмосфере позволили предложить оптический метод экологического картографирования территории города.

2. Полученные результаты исследований могут быть использованы для оптического контроля состояния сельскохозяйственных растений в полевых условиях и оптимизации его минерального питания (внесения удобрений) для роста и развития растений.

На защиту выносятся:

1. Математическая модель взаимодействия оптического излучения с растительной тканью, основанная на методе Монте-Карло и на представлении ткани в виде сплошной трехслойной многократно рассеивающей среды с учетом спектральных характеристик основных пигментов в каждом слое. Модель описывает экспериментальные спектральные зависимости интенсивности обратного рассеяния от концентрации хлорофилла со среднеквадратичной погрешностью не превышающей 10%

2. Дифференциальные коэффициенты обратного рассеяния и флуоресценции, которые позволяют определить изменение оптических характеристик растений под влиянием атмосферных загрязнителей.

3. Оптический метод экологического картографирования территорий, основанный на экспериментально установленной зависимости изменения дифференциальных коэффициентов от интегральной величины концентрации антропогенных веществ, характерных для выхлопов двигателей внутреннего сгорания (СО, N02).

Достоверность результатов диссертационной работы:

Научные положения и выводы, сделанные в диссертационной работе, следуют из адекватности используемых физических, математических и биологических моделей и методов, что подтверждается сравнением с результатами экспериментальных наблюдений, полученных с помощью биохимического метода Брагинского.

Апробация работы:

Результаты работы обсуждались на семинарах Самарского филиала Физического института академии наук имени П.Н. Лебедева (СФ ФИАН) и докладывались на 15-ти международных, 2-х всероссийских и 2-х региональных конференциях: «Saratov Fall Meeting 2003» (г.Саратов, 2003 г.), «Saratov Fall Meeting 2004» (г. Саратов 2004 г.); IV Международная научно-техническая конференция «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» (г. Волгоград, 2005 г.); Международная конференция «ЛАЗЕРЫ, ИЗМЕРЕНИЯ, ИНФОРМАЦИЯ - 2006» (г. Санкт-Петербург, 2006 г.); «Saratov Fall Meeting 2006» (г. Саратов, 2006 г.); «International Laser Center and Faculty of Physics M.V.Lomonosov Moscow State University Moscow 2007» (LALS) (г. Москва, 2007 г.); «15th International Conference on Advanced Laser Technologies» (Finland, Levi, 2007); 15-ая Международная конференция «Высокие технологии в медицине, биологии и геоэкологии — 2007» (г. Новороссийск, 2007 г.); VI Международная научно-техническая конференция «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» (г. Казань, 2007); XVI Международная конференция «Высокие технологии в медицине, биологии и геоэкологии — 2008» (г. Новороссийск, 2008); «Topical Meeting on Optoinformatics '08» (Санкт-Петербург, 2008г.); Международная конференция «ЛАЗЕРЫ, ИЗМЕРЕНИЯ, ИНФОРМАЦИЯ - 2008» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.); VII Международная научно-техническая конференция «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» (г. Самара, 2008 г.); «International conference advanced laser technology» (ALT,08) (September 13-18, 2008 г., Hungary); «1-я Троицкая конференция по медицинской физике 2004» (г. Троицк, 2004 г.), II Троицкая конференция «Медицинская физика и инновации в медицине» (г. Троицк, 2006 г.); «Второй Самарский региональный конкурс-конференция научных работ студентов и молодых исследователей по оптике и лазерной физике» (Самара, 2004 г.); «Третий Самарский региональный конкурс - конференции научных работ студентов и молодых исследователей по оптике и лазерной физике» (Самара, 2005 г.); «Четвертый Самарский региональный конкурс - конференция научных работ студентов и молодых исследователей по оптике и лазерной физике» (Самара, 2006 г.).

Публикации: Материалы, отражающие основное содержание диссертации, опубликованы в 26 научных работах, в том числе 4 работы в ведущих рецензируемых научных изданиях.

Объем и структура диссертации:

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, и изложена на 117 страницах. Работа содержит 11 таблиц и 57 рисунков. Список цитируемой литературы включает 218 наименований.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Тимченко, Елена Владимировна

Выводы:

Экспериментально установлена параметрическая связь коэффициента обратного рассеяния с основными биологическими параметрами (рост) растения в условиях различного минерального питания (азотистых, марганцевых и комплексных удобрений).

Показано, что дифференциальные оптические методы обеспечивают контроль интенсивности накопления хлорофилла на ранних этапах развития растений и скорости его разрушения в репродуктивный период.

Для четырех типов сельскохозяйственных культур (кукуруза, подсолнух, овес и озимая пшеница) в полевых условиях экспериментально определен характер изменения дифференциальных оптических коэффициентов в течение всего репродукционного жизненного цикла растений и установлена их связь с изменением концентрации хлорофиллов в листе. Полученные данные позволяют определить период, характеризующий начало деградации хлорофиллов в листе, и, как следствие, определить календарный период, оптимальный для внесения удобрения.

Заключение

По результатам исследований получены следующие выводы:

1. Развита и численно реализована с помощью программы ТгасеРго математическая модель взаимодействия оптического излучения с растительной тканью, представленной в виде сплошной многослойной многократно рассеивающей среды с учетом спектральных характеристик основных светопоглощающих пигментов. Показано, что модель описывает экспериментально наблюдаемые спектральные зависимости интенсивности обратного рассеяния от концентрации хлорофилла с погрешностью не превосходящей 10%.

2. Введены дифференциальные коэффициенты, определенные как отношения коэффициентов обратного рассеяния на длинах волн 750 нм и 550 нм и флуоресценции на длинах волн 740 нм и 684 нм к их значениям в отсутствии загрязнителей (минерального питания), с помощью которых получены зависимости оптических характеристик растений от концентрации внешних загрязнителей.

3. Получены экспериментальные зависимости между оптическим дифференциальным коэффициентом и интегральной величиной суммарной концентрации антропогенных веществ, характерных для выхлопов двигателей внутреннего сгорания (СО, NO2, S02). Показано, что наибольшее влияние на оптические характеристики растения оказывает оксид углерода.

4. Предложен оптический метод экологического картографирования территорий городов, использующий установленные функциональные зависимости дифференциальных оптических коэффициентов от концентрации атмосферных загрязнителей, который апробирован на примере города Самара.

5. Экспериментально установлена параметрическая связь коэффициента обратного рассеяния с основными биологическими параметрами растения в условиях различного минерального питания (азотистых, марганцевых и комплексных удобрений).

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Тимченко, Елена Владимировна, 2009 год

1. Merzlyak, M.N. Non-destructive optical detection of leaf senescence and fruit ripening Текст. / M.N. Merzlyak, A.A. Gitelson, O.B. Chivkunova, V.Y. Rakitin // Physiol Plant. 1999. -№ 106.-P. 135-141.

2. Gopal, R. Laser-induced chlorophyll fluorescence spectra of mung plants growing under nickel stress Текст. / R. Gopal, К. B. Mishra, M. Zeeshan, S. M. Prasad, M. M. Joshi // Current Science. 2002. - V. 83. - № 7. - P. 880-884.

3. Saito, Y. Investigation of laser-induced fluorescence of several leaves for application to lidar vegetation monitoring Текст. / Y. Saito, M. Kanoh, K. Hatake, T.D. Kawahara, A. Nomura// Appl. Opt. 1998. - V. 37. - P. 431-437.

4. Козодеров, В.В. Особенности реализации моделей оценки фитомассы растительности по наблюдениям из космоса Текст. / В.В. Козодеров // Исследование Земли из космоса, 2006. - № 2. - С. 79-88.

5. Кери, П.Р. Применение спектроскопии КР и РКР в биохимии Текст. / П.Р. Кери. -М: Мир, 1985

6. Arsar, G. Estimating absorbed photosynthetic radiation and leaf area index from spectral reflectance in wheat Текст. / G. Arsar, M. Fuchs, E.T. Kanemasu, J.L. Hatfield // Agron. J. 1984. - № 76. - P. 211-220.

7. Шульгина, Jl.A. Индуцированная лазером флуоресценция древесной растительности Текст. / Л.А. Шульгина, Н.Л. Фатеева // Известия высших учебных заведений. Физика (Приложение), 2005. № 6. - С. 151-152.

8. Papageorgiou, G. С. Chlorophyll a Fluorescence: A Signature of Photosynthesis / G. С. Papageorgiou; Eds. // Series: Advances in Photosynthesis and Respiration. 2006. V. 19. -p. 820.

9. Rouse, J. W. Monitoring the vernal advancements and retrogradation of natural vegetation Текст. / J. W. Rouse, R.W. Haas, J. A. Schell, D. W. Deering, J. C. Harlan // NASA/GSFC Final Report. 1974. - P. 1-137.

10. Бронштейн, Д.Л. Современные средства измерения загрязнения атмосферы Текст. / Д.Л. Бронштейн, Н.Н. Александров. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 340 с.

11. И. Сергейчик, С.А. Древесные растения и оптимизация промышленной среды Текст. / С.А. Сергейчик. Минск: Наука и техника, 1984. - 168 с.

12. Полевой, В.В. Физиология растений Текст.: Учеб. для вузов / В.В. Полевой. М.: Высш. шк., 1989. - 464 с.

13. Ничипорович, А.А. Фотосинтетическая деятельность растений и пути повышения их продуктивности Текст. / А.А. Ничипорович // Теоретические основы фотосинтетической продуктивности. М.: Наука, 1972. С. 511.

14. Чиков, В.И. Фотосинтез и транспорт ассимиляторов Текст. / В.И. Чиков. -М.: Наука, 1987. 188 с.

15. Скулачев, В.П. Энергетика биологических мембран Текст. / В.П. Скулачев. -М.: Наука, 1989. 564 с.

16. Соловченко, А.Е. Экранирование видимого и УФ излучения как механизм фотозащиты у растений Текст. / А.Е. Соловченко, М.Н. Мерзляк // Физиология растений. 2008. - Т. 55. - № 6. - С. 803-822.

17. Jansson, S. The light-harvesting chlorophyll ab binding protein Текст. / S. Jansson // Biochim. Biophys. Acta. 1994. - V. 1184. - P. 1-19.

18. Demmig-Adams, B. Capacity for energy dissipation in the pigment bed in leaves with different xanthophylls cycle pools Текст. / В. Demmig-Adams, W.W. Adams // Aust. J. Plant Physiol. 1994. - V. 21. - P. 575-588.

19. Tumino, G. Fluorescence Lifetime Spectrum of the Plant Photosystem II Текст. / G. Tumino, A.P. Casazza, E. Engelmann, F.M. Garlaschi, G. Zucchelli, R.C. Jennings // Biochemistry. 2008. - V. 47(39). - P. 10449-10457.

20. Genty, B. Non-photochemical quenching of Fo in leaves is emission wavelength dependence: concequences of quenching analysis and its interpretation Текст. / В. Genty, J. Wonders, N.R. Baker// Photosyn. Res. 1990. - V. 26. - P. 133-139.

21. Hagenbach, E. Untersuchungen fiber die optischen Eigenschaften des Blattgrfins Текст. / E. Hagenbach // Ann. Phys. u. Chem. 1870. - № 121. - P. 245.

22. Hagenbach, E. Versuche fiber Fluorescenz Текст. / E. Hagenbach // Annal. Phys. Chem., Jubelbd. 1874. - P. 303-313.

23. Lubimenko, V. Les pigments des plastes et leur transformation clans les tissus vivants de la plante. 1. Les pigments des chloroplastes Текст. / V. Lubimenko // Rev. gen. bot. -1927.-№39.-P. 547.

24. Meyer, K.P. Spektrometrische Untersuchungen fiber den Zustand des Chlorophylls in der Pflanze, in Extrakten und Reinpraparaten Текст. / K.P. Meyer // Heir. Phys. Acta, 1939. -№ 12. P. 349.

25. Smith, E.L. Chlorophyll as the prosthetic group of a protein in the green leaf Текст. / E.L. Smith // Science. 1940. - V. 91. - № 2356. - P. 199-200.

26. Baker, N.R. Applications of chlorophyll fluorescence can improve crop production strategies: an examination of future possibilities Текст. / N.R. Baker, E. Rosenqvist // Journal1 of Experimental Botany. 2004. - V. 55. - № 403. - P. 1607-1621.

27. Мерзляк, М.Н. Спектры отражения листьев и плодов при нормальном развитии, старении и стрессе Текст. / М.Н. Мерзляк М.Н. // Физиология растений. 1997. -Т. 44.-№5.-С. 707-716.

28. Rock, B.N. Comparison of in situ and airborne spectral measurements of the blue shift associated with forest decline Текст. / B.N. Rock, T. Hoshizaki, J.R. Miller // Remote Sens. Environ. 1988. - V. 24. - P. 109-127.

29. Hankamer, B. Structure and membrane organizaion of photosystem II in green plants Текст. / В. Hankamer, J. Barber, E.J. Boekema // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1997.-№48.-P. 641-671.

30. Green, B.R. The chlorophyll-carotenoid proteins of oxygenic photsynthesis Текст. / B.R. Green, D.G. Durnford // Annu. Rev. Plant Phsiol. Plant Mol. Biol. 1996. - № 47. -P. 685-714.

31. Tanaka, A. Chlorophyll a oxygenase (CAO) is involved in chlorophyll b formation from chlorophyll а. Текст. / A. Tanaka, H. Ito, R. Tanaka, N. K. Tanaka, K. Yoshida, K. Okada // Proc Natl Acad Sci USA. 1995. № 95. P. 12719-12723.

32. Ito, H. Conversion of chlorophyll b to chlorophyll a via 7-hydroxymethyl chlorophyll'Текст. / H. Ito, T. Ohtsuka, A. Tanaka // J Biol Chem. 1996. - № 271. - P. 14751479.

33. Scheumann, V. Chlorophyll a formation in the chlorophyll b reductase reaction requires reduced ferredoxin Текст. / V. Scheumann, S. Schoch, W. Ruediger // J Biol Chem. 1998. -№ 273. P. 35102-35108.

34. Oster, U. Cloning and functional expression of the gene encoding the key enzyme for chlorophyll b biosynthesis (CAO) from Arabidopsis thaliana Текст. / U. Oster, R. Tanaka, A. Tanaka, W. Rudiger // Plant J. 2000. - № 21. - P. 305.

35. Pace, C.N. How to measure and predict the molar absorption coefficient of a protein Текст. / C.N. Pace, F. Vajdos, L. Fee, G. Grimsley, Th. Gray // Prorein Science. 1995. - № 4. - P. 2411-2423.

36. Приезжев, A.B. Лазерная диагностика в биологии и медицине Текст. / А.В. Приезжев, В.В. Тучин, Л.П. Шубочкин. М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1989. - 240 с.j

37. Бабко, A.K. Фотометрический анализ. Общие сведения и аппаратура Текст. / А.К. Бабко, А.Т. Пилипенко. М.: Высшая школа, 1968, - 295 с.

38. Физико-химические методы анализа: практическое руководство. Изд. 2 Текст. / Под ред. В.Б. Алесковского, К.Б. Яцимирского. JL: Химия, 1971. - 256 с.

39. Velikova, V. Changes in prompt chlorophyll fluorescence and oxygen evolution after bean plant treatment with artificial acid rain Текст. / V. Velikova, I. Yordanov // Bulg. J. Plant Physiol., 1996. № 22(3-4). - P. 14-24.

40. Paul, F. Daley Chlorophyll fluorescence analysis and imaging in plant stress and disease Текст. / F. Paul // Canadian Journal of Plant Pathology. 1995. - № 17. - P. 167-173.

41. Babani, F. UV-A induced fluorescence images in sun and shade leaves Текст. / F. Babani, G. Langsdorf, M. Knapp, C. Buschmann, H. K. Lichtenthaler // Plant Biology. 2005. -№ 5. - P. S3

42. Braginsky, L.P. Problems of analytic chemistry Текст. / L.P. Braginsky // Science, M., 1997. - p. 27-38.

43. Шлык, A.A. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев Текст. / А.А. Шлык // Биохимические методы в физиологии растений. М.: Наука, 1971.-С. 154-171.

44. Лопатин, В.Н. Биофизические методы оценки состояния водных экосистем (теория, аппаратура, методы, исследования) Текст. / В.Н. Лопатин, А.Д. Апонасенко, Л.А. Щур. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской академии наук, 2000. - 360 с.

45. Радиационные характеристики атмосферы и земной поверхности Текст. / Под ред. К.Я. Кондратьева. Л.: Гидрометиоиздат, 1969. - 152с.

46. Сухих, В.И. Дистанционные методы в лесном хозяйстве и охране природы Текст. / В.И. Сухих // Лесное хозяйство. 1979. - № 3. - С. 41-45.

47. Исследование оптических свойств природных объектов и их автофотографического изображения Текст.: Сб.статей. Л.: Наука, 1970. - 238 с.

48. Cunther, K.P. Remote sensing vegetation status by laser induced fluorescence Текст. / K.P. Cunther, H.-G. Dahn, W. Ludeker // Remote Sens. Environ. 1994. - V. 47. - P. 10-17.

49. Saito, Y. Development and performance characteristics of laser-induced fluorescence imaging lidar for forestry applications Текст. / Y. Saito, R. Saito, T.D. Kawahara, A. Normura // Forest Ecology and Management. 2000. - V. 128. - P. 129-137.

50. Козодеров, В.В. Инновационная технология обработки многоспектральных космических изображений земной поверхности Текст. / В.В. Козодеров, Т.В. Кондранин, Е.В. Дмитриев, В.Д. Егоров, В.В. Борзяк // Исследование Земли из космоса, 2008. № 1. -С.56-72.

51. Zhang, Y. Leaf chlorophyll content retrieval from airborne hyperspectral remote sensing imagery Текст. / Y. Zhang, J.M. Chen, J.R. Miller, T.L. Noland // Remote Sensing of Environment. 2008. - № 112. - P. 3234-3247.

52. Huete, A.R. A soil adjusted vegetation index (SAVI) Текст. / A.R. Huete // Remote Sens. Environ. 1988. - V. 25. - P. 295-309.

53. Murthy, C.S. Improved ground sampling and crop yield estimation using satellite data Текст. / C.S. Murthy, S. Thiruverngadachan, P.V. Raju, S. Jonna // Int. J. Remote Sensing. 1996. - V. 17. - № 5. - P. 945-956.

54. Gitelson, A. A. Novel algorithms for remote estimation of vegetation fraction Текст. / A. A. Gitelson, Y. J. Kaufman, R. Stark, D. Rundquist // Remote Sensing of Environment. 2002. № 80. - P. 76 - 87.

55. Gitelson, A. A. Three-band model for noninvasive estimation of chlorophyll, carotenoids, and anthocyanin contents in higher plant leaves Текст. / A. A. Gitelson, G. P. Keydan, M. N. Merzlyak // Geophysical Research Letters. 2006. - V. 33. - LI 1402.

56. Gitelson, A.A. Use of a Green Channel in Remote Sensing of Global Vegetation from for EOS-MODIS Текст. / A.A. Gitelson, Y.J. Kaufman, M.N. Merzlyak // Remote Sens. Environ. 1996. - V. 58. - P. 289-298.

57. Rougean, J. L. Estimating PAR absorbed by vegetation from bidirectional reflectance measurements Текст. / J. L. Rougean, F. M. Breon // Remote Sens. Environ. 1995. -№51.-P. 375 -384.

58. Chen, J. Evaluation of vegetation indices and modified simple ratio for boreal applications Текст. / J. Chen // Can. J. Remote Sens. 1996. - № 22. - P. 229-242.

59. Huete, A.R. A comparison of vegetation indices global set of TM images for EOS-MODIS / A.R. Huete, H.Q. Liu, K. Batchily, W. van Leeuwen. // Remote Sens. Environ. 1997. -№59.-p. 440-451.

60. Qi, J. A modified soil vegetation adjusted index Текст. / J. Qi, A. Chehbouni, A. R. Huete, Y. H. Keer, S. Sorooshian // Remote Sens. Environ. 1994. - № 48. - P. 119-126.

61. Rondeaux, G. Optimization of soil-adjusted vegetation indices Текст. / G. Rondeaux, M. Steven, F. Baret // Remote Sens, of Environ. 1996. - № 55. - P. 95-107.

62. Daughtry, C. S. T. Brown de Colstoun E. Estimating corn leaf chlorophyll concentration from leaf and canopy reflectance Текст. / С. S. Т. Daughtry, С. L. Walthall, M.S. Kim // Remote Sens, of Environ. 2000. - № 74. - P. 229-239.

63. Gitelson, A. A. The chlorophyll fluorescence ratio F735/F700 as an accurate measure of chlorophyll content in plants Текст. / A. A. Gitelson, C. Buschman, H. K. Lichtenthaler // Remote Sens. Environ. 1999. - № 69. - P. 296-302.

64. Gitelson, A. A. Optical Properties and Nondestructive Estimation of Anthocyanin Content in Plant Leaves Текст. / A. A. Gitelson, M. N. Merzlyak, О. B. Chivkunova // Photochemistry and Photobiology, 2001. - № 74(1). - P. 38-45.

65. Blackburn, G.A. Relationships between spectral reflectance and pigment concentrations in stacks of deciduous broadleaves Текст. / G.A. Blackburn // Remote Sens. Environ. 1999. - № 70. - P. 224-237.

66. Penuelas, J. Reflectance assessment of mite effects on apple trees Текст. / J. Penuelas, I. Feilla, P. Lloret, F. Munoz, M. Vilajeliu // Int. J. Remote Sens. 1995. - № 16. - P. 2727-2733.

67. Vogelmann, J. E. Red edge spectral measurements from sugar maple leaves Текст. / J. E. Vogelmann, B. N. Rock, D. M. Moss // International Journal of Remote Sensing. -1993.-№ 14.-P. 1563-1575.

68. Chaerle, L. Monitoring and screening plant populations with combined thermal and chlorophyll fluorescence imaging Текст. / L. Chaerle, I. Leinonen, H.G. Jones, D. Van Der Straeten // Experimental Botany. 2007. - V. 58. - № 4. - P. 773-784.

69. Pramanik, A. Ligand-receptor interactions in the membrane of cultured cells monitored by fluorescence correlation spectroscopy Текст. / A. Pramanik, R. Rigler // Biol. Chem. 2001. - V. 382. - P. 371 - 378.

70. Peterson, R.B. Chlorophyll Fluorescence Induction in Leaves of Phaseolus vulgaris Infected with Bean Rust Текст. / R.B. Peterson, D.E. Aylor // Plant Physiol. 1995. - V. 108.-P. 163-171.

71. Vogelmann, T.C. Plant tissue optics Текст. / T.C. Vogelmann // Plant Mol.Biol. -1993.-V. 44.-P. 231-251.

72. Бухов, Н.Г. Динамическая световая регуляция фотосинтеза Текст. / Н.Г. Бухов // Физиология растений. 2004. - Т. 51. - С. 825-837.

73. Siebke, K. Imaging of chlorophyll a fluorescence in leaves: topography of photosynthetic oscillations in leaves of Glechoma hederacea Текст. / К. Siebke, E. Weis // Photosynthesis Research. 1995. - № 45. - P. 225-237.

74. Krall, J.P. Environmental effects on the relationship between quantum yield of carbon assimilation and in vivo PSII electron transport in maize Текст. / J.P. Krall, G.E. Edwards // Australian Journal of Plant Physiology. 1991. - № 18. - P. 267-278.

75. Schilders, S.P. Limiting factors on image quality in imaging through tubid media under single-photon and two-photon excitation Текст. / S.P. Schilders, M. Gu // Microsc. Microanal. 2000. - V. 6. - P. 156-160.

76. Делоне, Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом Текст. / Н.Б. Делоне. М.: Наука, 1989. - 278 с.

77. Reagan, J.A. Spaceborne lidar remote sensing techniques aided by surface returns Текст. / J.A. Reagan et al. // Optical Engineering. 1991. - V. 30(1). - P. 96-101.

78. Vorob'eva, N. A. Application of the laser-induced fluorescence effect to remote studies of the photosynthetic mechanisms in plants Текст. / N. A. Vorob'eva, A. I. Grishin, G. G. Matvienko // Atmos. Ocean. Opt. 2000. - V. 13. - № 5. - P. 502-504.

79. Grishin, A. I. Investigation of the plant fluorescence induced by the biharmonic of a Nd:YAG laser Текст. / A. I. Grishin, G. G Matvienko, О. V. Kharchenko // Atmos. Ocean. Opt. 1997. - V. 10. - № 7. - P. 503.

80. Matvienko, G. G. Application of laser induced fluorescence for remote sensing of vegetation Текст. / G. G. Matvienko, A. I. Grishin, О. V. Kharchenko, O. A. Romanovskii // Opt. Eng. 2006. - V. 46. - № 5. - P. 537-542.

81. Lichtenthaler, H.K. The chlorophyll fluorescence ratio F690/F730 in leaves of different chlorophyll content Текст. / H.K. Lichtenthaler, R. Hak, U. Rinderle // Photosynthesis Research. 1990. - V. 25. - P. 295-298.

82. Papageorgiou, G. Chlorophyll fluorescence : an intrinsic probe of photosynthesis Текст. / G. Papageorgiou I I Bioenergetics of Photosynthesis (Govindjee ed.). 1975. - P. 319371.

83. Zucchelli, G. The Calculated In Vitro and In Vivo Chlorophyll a Absorption Bandshape Текст. / G. Zucchelli, R.C. Jennings, F.M. Garlaschi, G. Cinque, R. Bassi, O. Cremonesi // Biophys. 2002. - V. 82. - P. 378-390.

84. Baranoski, G. An algorithmic reflectance and transmittance model for plant tissue Текст. / G. Baranoski, J. Rokne // Computer Graphics Forum. 1997. - V. 16. - № 3. - P. 141150.

85. Bousquet, L. Lealf BRDF measurement and model for specular and diffuse , component differentiation Текст. / L. Bousquet, S. Lacherade, S. Jacquemoud, I. Moya //

86. Remote Sensing of Environment. 2005. - № 98. - P. 201-211.

87. Jacquemoud, S. PROSPECT: a model of leaf optical properties spectra Текст. / S. Jacquemoud, F. Baret// Remote Sensing of Environment. 1990. - № 34. - P. 75-91.

88. Исимару, А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах: в 2 т. Текст. / Исимару А.; пер. с англ. JI. А. Апресяна [и др.]. М: Мир,' 1981. - 384 с.

89. Яровенко, И. П. Численное решение краевых задач для уравнения переноса излучения в оптическом диапазоне Текст. / И. П. Яровенко // Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии. 2006. - Т. 7. - № 1. - С. 93-104.

90. Rafiq, S. K. Impact of Automobile Emissions on the Productivity of Crocus sativus L. Текст. / S. K. Rafiq, B. A. Ganai, G. A. Bhat // Int. J. Environ. Res. 2008. - № 2(4). -P. 371-376.

91. Baker, N.R. Photosynthesis and the environment. Текст. / N.R. Baker, etc. -Dordrecht: Kluwer Academic Press, 1996. 491 p.

92. Binder, W.D. Chlorophyll fluorescence as in indicator of frost hardiness in white spruce seedlings from different latitudes Текст. / W.D. Binder, P. Fielder // New Forests. 1996. -№ 11.-P. 233-253.

93. Ranney, T.G. Heat tolerance of five taxa of birch (Betula): physiological responses to supraoptimal leaf temperatures Текст. / T.G. Ranney, M.M. Peet // Journal of the American Society of Horticultural Science. 1994. - № 119. - P. 243-248.

94. Carter, G. A. Foliar spectral reflectance and plant stress on a barrier island Текст. / G. A. Carter, D. R. Young // International Journal of Plant Sciences. 1993. - № 154. - P. 298 -305.

95. Ewais, E.A. Effect of cadmium, nickel and lead on growth, chlorophyll content and protein of weeds Текст. / E.A. Ewais // Biol.Plant. 1997. - № 39. - P. 403-410.

96. Carter, G. A. Ratios of leaf reflectances in narrow wavebands as indicators of plant stress Текст. / G. A. Carter // Int. J. Remote Sens. 1994 - V. 15. - № 3. - P. 697-703.

97. Gene, H. Vegetation indices as indicators of damage by the sunn pest (Hemiptera: Scutelleridae) to field grown wheat Текст. / H. Gene, L. Gene, H. Turhan, S. E. Smith, J. L. Nation // African Journal of Biotechnology. 2008. - V. 7(2). - P. 173-180.

98. Carter, G. A. Responses of leaf spectral reflectance to plant stress Текст. / G. A. Carter // American Journal of Botany. 1993. - № 80. - P. 239-243.

99. Carter, G. A. Leaf optical properties in higher plants: linking spectral characteristics to stress and chlorophyll concentration Текст. / G. A. Carter, A.K. Knapp // American Journal of Botany. 2001. - № 88(4). - P. 677-684.

100. Рубин, А.Б. Транспорт электронов в биологических системах Текст.,/ А.Б. Рубин, В.П. Шинкарев. М.: Наука, 1984. - 319 с.

101. Gitelson, A. Signature analysis of leaf reflectance spectra: algorithm development for remote sensing of chlorophyll Текст. / A. Gitelson, M.N. Merzlyak // J. Plant Physiol. -1996. -№ 148.-P. 494-500.

102. TracePro user's manual supplement, release 3.1. Lambda Research Corporation,2006.

103. Prahl, S. A. Light transport in tissue: PhD Dissertation Текст. / S. A. Prahl. -University at Texas at Austin," 1988.1 221 p.

104. Ландсберг, Г.С. Оптика Текст. / Г.С. Ландсберг. М.: Физматлит, 2003. - 848с.

105. Tuchin, V. V. Tissue Optics: Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis Текст. / V. V. Tuchin // Proc. SPIE. V. TT38. - 2000. - P. 353.

106. Haardt, H. Specific in vivo absorption coefficient of chlorophyll aiat 675 nm Текст. / H. Haardt, H. Maske // Limnol. Oceanogr. 1987. - № 32(3). - P. 608-619.

107. B.П. Захаров // тезисы докладов и сообщений Международной конференции «Лазеры, измерения, информация 2007» (5-7 июня 2007, г. Санкт - Петербург), - 2007. - С. 93.

108. Озолина, Н.В. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на гидролитическую активность протонных насосов вакуолярной мембраны Текст. / Н.В. Озолина, Е.В. Прадедова, Л.В. Дударева, Р.К. Саляев // Биологические мембраны. 1997. -Т. 14.-С. 125-127.

109. Salyaev, R.K. Low-power laser irradiation as a possible morphogenesis inductor in wheat cultivar callus Текст. / R.K. Salyaev, L.V. Dudareva, S.V. Lankevich, V.M. Sumtsova // Annual Wheat New Sletter. 2002. - V. 48. - P. 140-141.

110. Саляев, P.K. Влияние низкоинтенсивного когерентного излучения на морфогенетические процессы в-каллусной культуре пшеницы Текст. / Р.К. Саляев, Л.В. Дударева, С.В. Ланкевич, В.М. Сумцова//Доклады АН. 2001. - Т. 376(6). - С. 830-832.

111. Bilger, W. Light-induced spectral absorbance changes in relation to photosynthesis and epoxidation state of xanthophyll cycle components in cotton leaves Текст. / W. Bilger, O. Bjorkman, S.S. Thayer// Plant Physiol. 1989. - № 91. - P. 542-551.

112. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений основные положения Текст. Введ. 1977-0101. - М.: Издательство стандартов, 2002. - 10 с.

113. Бреслер, П. И. Оптические абсорбционные газоанализаторы и их приложение Текст. / П. И. Бреслер. Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. - 164 е., ил.

114. Зуев, В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосферы Текст. / В.Е. Зуев. М.: Советское радио, 1970. - 496 с.

115. Немец, В.М. Спектральный анализ неорганических газов Текст. / В.М. Немец, А.А. Петров, А.А. Соловьев. Л.: Химия, 1988. - 240 С.

116. Абсорбционная спектроскопия Текст.: сб. ст. / Пер. с англ., под ред. Э. В. Шпольского. М.: Изд-во иностр. лит., 1953. -376 с.

117. Назаров, И.М. Основы дистанционных методов мониторинга загрязнения окружающей природной среды Текст. / И.М. Назаров. Л.:Гидрометеоиздат, 1989. - 420 с.

118. Золотов, Ю.А. Основы аналитической химии. Кн.2. Методы химического анализа Текст.: Учеб. Для вузов / Ю.А. Золотов и др. М.: Высш. шк., 2002. - 494 с.

119. Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). Кн. 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа: учебн. для вузов Текст. / Ю.Я. Харитонов. М.: Высш.школа, 2003. - 559 с.

120. Герасимов, Б.И. Методы и приборы экологического мониторинга Текст.: Учебное пособие / Б.И. Герасимов, И.В. Кораблев, В.Р. Козлов, С.В. Мищенко. М., 1994.

121. Косов, В.И. Экологический мониторинг. 4.1. Полевые и лабораторные методы экологических исследований: Учеб пособие Текст. / В.И. Косов, В.Н. Иванов, Г.Н. Иванов. Тверь: Изд-во Гос. техн. ун-та, 1996. - 107 с.

122. Афанасьев, Ю.А. Мониторинг и методы контроля окружающей среды. Учебное пособие, ч.1. Общая Текст. / Ю.А. Афанасьев, С.А. Фомин. М.: Изд-во МНЭПУ, 1998.-208 с.

123. Почвенно-экологический мониторинг Текст. / Под. ред. Д.С.Орлова и В.Д.Васильевской. М.: МГУ, 1994. - 272 с.

124. Израэль, Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды Текст. / Ю.А. Израэль. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 560 с.

125. Гусева, Т.В. Контроль качества окружающей среды. Принципы биологического мониторинга Текст. / Т.В. Гусева, В.В. Тарасов. М.: Изд. МХТИ, 1989. -64 с.

126. Майстренко, В.Н. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов Текст. / В.Н. Майстренко, Р.З. Хамитов, Г.К. Будников. М.: Химия, 1996. - 319 с.

127. Электроаналитические методы в контроле окружающей среды Текст. / Под ред. Р. Кальведа. М.: Химия, 1990. - 240 с.

128. Корнеева, Т. Лидары. Новые возможности для атмосферных исследований

129. Текст. / Т. Корнеева // Applied Optics. 1997. - V. 36. - № 12. - P. 2568-2583. j

130. Odjegba, V.J. Effects of spent engine oil on the growth parameters, chlorophyll and protein levels of Amaranthus hybridus L. Текст. / V.J. Odjegba, A. O. Sadiq // The Environmentalist. 2002. - № 22. - P. 23-28.

131. Nwoko, С. O. Performance of Phaseolus vulgaris L. in a soil contaminated with spent-engine oil Текст. / С. О. Nwoko, P. N. Okeke, О. O. Agwu, I. E. Akpan // African Journal of Biotechnology. 2007. - V. 6(16). - P. 1922-1925.

132. Промышленно-транспортная экология Текст. : Учеб. для вузов / Под ред. В.Н. Луканина. М.: Высш. шк., 2003. - 273 С.

133. Гетко, Н.В. Растения в техногенной среде: структура и функция ассимиляционного аппарата Текст. / Н.В. Гетко. Минск: Наука и техника, 1989. - 208 с.

134. Николаевский, B.C. Биологические основы газоустойчивости растений Текст. / B.C. Николаевский. Новосибирск: Наука, 1979. - 280 с.

135. Барахтенова, Л.А. Влияние сернистого газа на фотосинтез растений Текст. / Л.А. Барахтенова, B.C. Николаевский. Новосибирск: Наука, 1988. - 86 с.

136. Майдебура, И.С. Влияние загрязнения городской среды на биохимические показатели древесных растений Текст. / И.С. Майдебура // Естественные и технические науки. М.: Изд-во «Компания Спутник+», 2006. - № 4(24). - С. 136-141.

137. Дружкина, Т. А. Проблемы скрининговой оценки урбанизированных территорий на примере г. Саратова Текст. / Т.А. Дружкина // Вестник Саратовского гос-агроуниверситета им. Н.И. Вавилова. 2007. - № 1. - С. 6-9.

138. Исследования содержания концентрации вредных веществ в городе Самары: отчёт о НИР Текст. // Самарский гидрометеоцентр, 2007.

139. Исследования содержания концентрации вредных веществ в городе Самары: отчёт о НИР Текст. // Самарский гидрометеоцентр, 2008.

140. Timchenko, S.P. Kotova, O.N. Makurina, R.V. Kozlov // Труды конференции Topical Meeting on Optoinformatics '2008 (Proceedings of theTopical Meeting on Optoinformatics '2008)-.СПб.: СПбГУ ИТМО, 2008. - С. 142.

141. Бильдиева, E.A. Эффективность препаратов биологической и химической природы при возделывании озимой пшеницы / Е.А. Бильдиева // Агрохимический вестник. 2007. - № 3. - С. 34-35.

142. Kanemasu, Е. Т. Seasonal canopy reflectance patterns of wheat, sorghum, and soybean Текст. / E. T. Kanemasu // Remote Sensing of Environment. 1974. - № 3. - P. 43-47.

143. Ничипорович, А.А. Физиология фотосинтеза и продуктивность растений Текст. / А.А. Ничипорович// Физиология фотосинтеза. М.: Наука, 1982. - С. 7-33.

144. Gifford, R. М. A comparison of potential photosynthesis, productivity and yield of plants species with differing photosynthetic metabolism Текст. / R. M. Gifford // Austral. J. Plant Physiol. 1974. - V. 1. - № 1. - P. 107-117.

145. Zelitch, I. The close relationship between net photosynthesis and crop yield Текст. /1. Zelitch // Bio-science. 1982. - V.32. - № 10. - P. 796-802.

146. Быков, О. Д. Исследования по фотосинтезу в связи с задачами селекции как науки Текст. / О. Д. Быков // С/х биология. 1980. - Т. 15. - № 3. - С. 334-341.

147. Фотосинтез и продукционный процесс Текст. / Под ред. Мокроносова А. Т.- Свердловск: Изд-во Уральского ун-та, 1988. 180 с.1

148. Зединг, Г. Ростовые вещества растений Текст. / Зединг Г.; пер. с немецкого.- М:. Иностранная литература, 1955. 388с.

149. Андрианова, Е.А. Хлорофилл и продуктивность растений Текст. / Е.А. Андрианова, И.А. Тарчевский. М.: Наука, 2000. - 134 с.

150. Авдонин, Н.С. Влияние минеральных удобрений на содержание белка в растениях в зависимости от свойств почв и длительного применения удобрений Текст. / Н.С. Авдонин, JI.A. Лебедева, Г.Н. Графская // Агрохимия. 1978. - № 4. - С. 3-10.

151. Артюшин, A.M. Удобрения в интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур Текст. / A.M. Артюшин, И.П. Дерюгин, А.Н. Кумокин, Б.А. Ягодин. М.: ВО «Агропромиздат», 1991. - С. 174.

152. Кожемяков, А. П. Приемы повышения продуктивности азотфиксации и урожая бобовых культу Текст. / А. П. Кожемяков // Биологический азот в сельском хозяйстве СССР. М.: Наука, 1985. - С. 15-27.

153. Тооминг, Х.Г. Экологические принципы максимальной продуктивности посевов Текст. / Х.Г. Тооминг. Л.: Наука, 1984. - 264 с.

154. Гуляев, Б.И. Фотосинтез, продукционный процесс и продуктивность растений Текст. / Б.И. Гуляев, И.И. Рожко, А.Д. Рогаченко, К.Н. Голик, Б.А. Митрофанов,

155. B.А. Борисюк. Киев: Наукова думка, 1989. - 152 с.

156. Фотосинтез и биопродуктивность: методы определения Текст. / Под ред. А.Т. Мокроносова, А.Г. Ковалёва. М.: Агропромиздат, 1989. - 462 с.

157. Ничипорович, А. А. Фотосинтез и теория получения высоких урожаев Текст. / А. А. Ничипорович // XV Тимирязьевское чтение : сб. науч. тр. М. : АН СССР. -1956.-С. 94-103.

158. C.П. Котова// Труды XVI Международной конференции, п. Абрау-Дюрсо, г. Новороссийск, Краснодарский край, 8-12 сентября 2008. С. 87.