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隨著全球能源危機與氣候變化的雙重挑戰(zhàn)加劇，開發(fā)高效、可持續(xù)的碳中和技術(shù)成為科學界的核心議題之一。微藻（如小球藻）因其卓越的光合固碳能力、快速生物質(zhì)積累特性及高附加值產(chǎn)物合成潛力，被視為生物能源開發(fā)與工業(yè)碳捕獲的理想載體。然而，傳統(tǒng)微藻培養(yǎng)體系受限于光合作用效率的天然瓶頸——包括光能吸收范圍狹窄、光系統(tǒng)II（PSII）電子傳遞速率不足，以及卡爾文循環(huán)中Rubisco酶固碳活性低下等問題，導致其規(guī)?；瘧妹媾R經(jīng)濟性與產(chǎn)能的雙重制約。

土壤是地球上最大的活躍碳循環(huán)庫，但近幾個世紀以來，由于人類活動（如減少木本植被覆蓋）對其造成了干擾。土壤有機質(zhì)檢測對評估土壤肥力、監(jiān)測土壤污染、精準農(nóng)業(yè)等至關(guān)重要，高光譜成像技術(shù)結(jié)合了光譜分析和成像技術(shù)，能夠在連續(xù)的光譜波段內(nèi)獲取目標物體的空間和光譜信息，能夠顯著提升檢測效率及精度，有助于精準地評估土壤健康和質(zhì)量，管理土壤資源，維護生態(tài)平衡。

食品制造商在保障產(chǎn)品質(zhì)量與安全方面面臨著嚴峻挑戰(zhàn)，特別是需要精準識別食品中的污染物和異物，以確保最終產(chǎn)品的純凈與安全。高光譜成像技術(shù)作為一種創(chuàng)新的檢測技術(shù)，提供了一種高效、準確的解決方案。該技術(shù)通過捕獲每個像素的光譜數(shù)據(jù)，基于光譜特征精確地區(qū)分食品與各種潛在污染物。更重要的是，高光譜成像技術(shù)能夠在不改變或損壞產(chǎn)品本身的情況下完成檢測，確保了食品的原有品質(zhì)與完整性，在食品行業(yè)中具有顯著優(yōu)勢

藍藻水華會引發(fā)嚴重的水環(huán)境問題，隨著社會的發(fā)展及全球氣候變暖，赤潮或水華現(xiàn)象頻繁發(fā)生，已成為全球重大環(huán)境問題之一。近幾十年來，有害藻華（HABs）對全球經(jīng)濟、公共衛(wèi)生、生態(tài)系統(tǒng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖的影響都在增加?？焖佟崟r地檢測水體中藻類的群落組成及水質(zhì)情況，不僅可以預防災害的發(fā)生，還可以掌握赤潮、水華災害的爆發(fā)機理。因此，發(fā)展快速、實時的藻類檢測技術(shù)和水質(zhì)檢測技術(shù)對于預警及降低經(jīng)濟損失具有重要的現(xiàn)實意義。

高光譜成像技術(shù)在動物生理生態(tài)學領(lǐng)域的應用是多方面的，它通過捕獲和分析從紫外到中紅外區(qū)域的光譜信息，為動物健康監(jiān)測、疾病診斷、生態(tài)行為研究等提供了新的視角和方法。例如，利用高光譜成像技術(shù)研究動物體色的反射率，分析其適應環(huán)境和躲避天敵的機制；或用于研究動物體內(nèi)塑料微粒等污染物的積累情況，評估環(huán)境污染對動物健康的影響等。