植物保护学是农学领域的一个重要分支，主要研究如何通过科学管理来预防和控制农作物的病害、虫害、草害以及鼠害等问题，以确保全球粮食安全、提高农业生产效率、保护生态环境、维护人类健康、防止生物入侵、促进农业可持续发展以及提升农业科技水平。在实际应用中，植物保护学的这些原则和策略被转化为一系列具体的防控案例。

作为一门研究生物与自然环境相互关系的学科，在生态学研究领域中，植物与环境的相互关系一直是非常重要的研究方向，具体研究内容包括而不限于：植物如何适应自然环境尤其是在严苛的环境条件下是如何适应与响应的；在特定生境下不同植物如何取得生态优势并竞争生态位；在全球温室效应背景下，植物如何应对逐渐升高的温度、大气CO2浓度以及如何借助植物实现碳中和等等。

叶绿素荧光被称为植物光合作用的灵敏探针，广泛应用于植物（包括藻类）光合生理研究、作物生物（病虫害）与非生物胁迫检测分析、植物健康检测、植物表型分析与遗传育种等领域，成为目前农业研究与检测最为广泛应用的仪器技术之一。欧洲、美国等先后从上世纪80年代开始，基于当时的饱和光脉冲技术和脉冲调制技术（PAM），研制生产了商业化叶绿素荧光测量仪器，并于90年代末研发出第一代商业叶绿素荧光成像仪器系统（Nedbal,etc. Kinetic imaging of chlorophyll fluorescence using modulated light. Photosynthesis Research, 2000）。

植物与病原体的相互作用会影响植物的生产力和其对生物及非生物胁迫的耐受性，现代农业需要快速、可重复的方法来尽早检测病原体攻击，以防止生产损失。部分研究利用叶绿素荧光成像（CFI）和激光诱导击穿光谱（LIBS）技术构建高精度的植物病原体早期检测模型。LIBS是一种检测原子跃迁的技术，从而提供有关植物元素组成的数据，而CFI则侧面提供有关叶绿素含量的相关信息，这与植物的光合性能密切相关，两种技术的结合使用基于它们所提供信息的互补性。因此，LIBS和CFI产生互补信息，即LIBS可以告知植物病毒引起的植物元素组成的变化，而CFI揭示植物病毒如何影响植物的生理状态，特别是感染时其光合能力的变化。

一些蚜虫、双翅目和蜂类等昆虫侵入、寄生在植物上产卵或产生一些分泌物时，会刺激植物细胞加速分裂，导致异常分化和增生，从而使植物组织上形成囊状、球状等畸形构造，即虫瘿（insect gall）。虫瘿的形态多样，有些甚至能够模仿植物的果实，以此来保护内部的幼虫，具有一定的迷惑性。