基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量預測方法
2023-06-25 19:27:11 1
專利名稱：基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量預測方法
技術領域：
本發明涉及一種基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量預測方法，屬於農業技術領域。
背景技術：
黃瓜是主要的蔬菜作物，不管是在大田還是在溫室，都得到了廣泛的種植。為了收穫高產優質的黃瓜，快速準確地獲得作物在生長過程中的營養狀態信息是非常重要的。
獲取作物營養狀態的方法有許多種，例如化學分析方法，遙感技術，機器視覺技術等等。但這些方法都需要較昂貴的測試儀器，需要遵守嚴格規範的操作規程，工序十分煩瑣，不適於實際生產中的操作，而亟待加以進一步改進。
在所有營養元素中，氮素營養對黃瓜生長及產量的影響是最大的，而且肥料施用量也是最大的。可是至今對黃瓜氮素營養水平沒有一個簡便、快速、令人較為滿意的田間診斷方法以指導科學施氮。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量預測方法，獲取作物營養狀態簡單有效，對於黃瓜營養狀態診斷快速而且方便。
本發明所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現的各種營養成分，由於其化學成分不同，具有不同的光譜反射特性。因此，通過研究作物的光譜反射特性，可以進行作物營養成分的分析。在所有營養元素中，氮素營養對作物生長及產量的影響是最大的，而且肥料施用量也是最大的。鑑於光譜分析方法具有非破壞性、快速、簡便等特點，經過反覆實驗和研究發現在不同氮素營養水平下的黃瓜葉片呈現不同的光譜特性，其在缺氮時其可見光波段的反射率增加。因此通過光譜測定及其變量的運算，可以區分黃瓜生長中不同氮素營養水平。
本發明就是在利用光譜分析技術，提出了一種黃瓜葉片含氮量的預測方法。
一種基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量預測方法，它包括以下步驟步驟一、測量在自然光照條件下標準板表面反射光的強度I0；所述的標準板為灰度均勻且滿足朗伯麵條件的標準平面白板，其平面的絕對反射率高於99％。
步驟二、在與步驟一相同的測量條件下，測得黃瓜葉片表面對波長為762nm和527nm的光(電磁波)的反射光的強度It。步驟三、依據強度I0以及強度It，使用葉片反射率R的計算公式R=ItI0,]]>計算出黃瓜葉片表面對特殊波長為762nm和527nm光的反射率R762和R527；根據葉片反射指數K的計算公式K=R762-R527R762+R527,]]>計算出黃瓜葉片在自光照條件下的葉片反射指數K。
步驟四、依據葉片反射指數，利用基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量N預測公式N＝A·K-B，計算出黃瓜葉片的含氮量N；得到黃瓜葉片含氮量；其中參數A＝10.9，B＝3.49。
本發明獲取作物營養狀態簡單有效，對於黃瓜營養狀態診斷快速而且方便；獲得了作物在生長過程中的營養狀態信息，就為收穫高產優質的黃瓜做出了有力保障。
具體實施例方式
以下結合附圖
和具體實施例對本發明的技術方案進一步說明一種基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量預測方法，它包括以下步驟步驟一、測量在自然光照條件下標準板表面反射光的強度I0；標準板為灰度均勻且滿足朗伯麵條件的標準平面白板，其平面的絕對反射率高於99％。
步驟二、在與步驟一相同的測量條件下，利用同樣的裝置，按照同樣的方法測量黃瓜葉片表面對特殊波長為762nm和527nm的光(電磁波)的反射光的強度It；由於測量中使用的光(電磁波)的波長會有一定的誤差，因此允許使用的光(電磁波)的波長為誤差範圍為-5％～+5％。
步驟三、依據強度I0以及強度It，使用葉片反射率R的計算公式R=ItI0,]]>計算出黃瓜葉片表面對波長為762nm和527nm光的反射率R762和R527；根據葉片反射指數K的計算公式K=R762-R527R762+R527,]]>計算出黃瓜葉片在自光照條件下的葉片反射指數K。
步驟四、依據葉片反射指數，利用基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量N預測公式N＝A·K-B，計算出黃瓜葉片的含氮量N；得到黃瓜葉片含氮量；其中參數A＝10.9，B＝3.49，則黃瓜葉片含氮量N的預測模型公式為N＝10.9·K-3.49。
根據步驟四所得到的基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量N，可以判斷黃瓜作物的營養狀態；但是在生產現場，農業從業者不方便使用大量公式及數據進行現場計算，同時也沒有必要知道葉片含氮量的具體精確數值，而只需知道含氮量的大致範圍，因此此時也可以將葉片反射指數K對照下面所列的黃瓜葉片含氮量現場快速診斷表，得到黃瓜葉片的含氮量N的大致範圍，以判斷黃瓜的營養狀態，進行現場快速診斷。
判斷指數(K) 葉片含氮量＜2.5％0.55-0.64 2.5-3.50.64-0.73 3.5-4.50.73-0.82 4.5-5.5＞0.82 ＞5.5由於這是一種快速判斷黃瓜葉片含氮量方法，因此有一定的誤差，但作為現場的快速診斷方法，這個精度已經可滿足要求。知道了黃瓜葉片含氮量的大致範圍，就能大致判斷黃瓜的營養狀態；獲得了作物在生長過程中的營養狀態信息，就為收穫高產優質的黃瓜做出了有力保障。
最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量預測方法，其特徵在於它包括以下步驟步驟一、測量在自然光照條件下標準板表面反射光的強度I0；步驟二、在與步驟一相同的測量條件下，測得黃瓜葉片表面對波長為762nm和527nm的光(電磁波)的反射光的強度It；步驟三、依據強度I0以及強度It，經過計算得出葉片反射指數；步驟四、依據葉片反射指數，得到黃瓜葉片含氮量。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的步驟三至少包括首先獲得葉片反射率，根據該反射率再得到葉片反射指數。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的葉片反射率R根據如下計算獲得R=ItI0]]>其中，It為黃瓜葉片表面反射光強度，I0標準板的表面反射光強度；具體地對于波長為762nm和527nm光的黃瓜葉片表面反射率為R762和R527。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於所述的葉片反射指數K為K=R762-R527R762+R527,]]>計算出黃瓜葉片在自然光照條件下的葉片反射指數K。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的步驟四中黃瓜葉片含氮量N為N＝A·K-B，其中，參數A為10.9，B為3.49。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的測量採用光電測量器件進行。
全文摘要
本發明利用光譜分析技術，提出了一種基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量預測方法，其通過測量在自然光照條件下標準板的表面反射光的強度及同樣的條件下黃瓜葉片表面對指定波長光的反射光的強度，經過多重計算得出葉片反射指數，再得出基於自然光照反射光譜的黃瓜葉片含氮量，以判斷黃瓜的營養狀態，進行現場快速診斷。獲得了作物在生長過程中的營養狀態信息，就為收穫高產優質的黃瓜做出了有力保障。
文檔編號G01N21/27GK1584550SQ20041004812
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月16日 優先權日2004年6月16日
發明者李民贊, 張喜傑, 汪懋華 申請人:中國農業大學