基于光譜的煙草生長(zhǎng)與品質(zhì)監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、基于光譜的煙草生長(zhǎng)與品質(zhì)監(jiān)測(cè)研究摘 要利用光講無(wú)損技術(shù)進(jìn)行作物生長(zhǎng)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和快速診斷是遙感和信息農(nóng)學(xué)的一個(gè)重要課題， 具有重要的理論和實(shí)踐意義. 本研究將高光語(yǔ)手段應(yīng)用到煙草， 在中國(guó)主產(chǎn)煙區(qū)河南鄭州和云南保山進(jìn)行了 烤煙、 香料煙兩種類型的不同氮肥供應(yīng)田問(wèn)試驗(yàn)， 使用A S D F i e l d s p e cF R 25 0光 譜儀 從田間 鮮煙葉 單葉水 平和冠 層兩個(gè) 尺 度獲 取光 語(yǔ)數(shù) 據(jù)， 并 對(duì)成熟鮮 煙葉進(jìn) 行

2、了 室內(nèi) 光 諳測(cè)定. 分析了 煙 草光 講與生 物物理 化學(xué) 指標(biāo) 之間的 關(guān)系 ， 旨 在篩 選煙草光 語(yǔ)與 其生 化組分 之間 最佳 預(yù)測(cè)方法， 為利 用定 童遙 感技術(shù) 監(jiān)測(cè)煙草 葉片 生 化組分、 遙感品 質(zhì)監(jiān)測(cè) 等 提供理論 依據(jù)， 為煙 葉品 質(zhì)快速無(wú) 損 監(jiān)測(cè)的應(yīng)用莫定基礎(chǔ).首先系統(tǒng)分析了煙草的光語(yǔ)特性及其影響因素.煙草具有典型的植物反射特征.煙 蘋葉片 光 語(yǔ)因 施氮因 素、 煙 草類型、 側(cè)定 時(shí)期、 葉位、 葉面、

3、 干 鮮葉等因 素而 異.烤 煙煙 葉室外 反封光諳 在可見和 近紅外 等波 段范圍內(nèi)的變 異系 數(shù)為3 2 . 8 一 5 8 . 7 % . 葉片的 反射 率，白 肋煙 類型 在可見光、 近 紅外波 段都大 于香料煙 和烤煙. 烤煙葉片 反射率表現(xiàn)為 上部葉> 中 部葉> 下部 葉. 烤煙同 一 葉片的8 個(gè)部位 反射率 光譜有差 異、 烤煙煙 葉正 反面反 射率不同， 烘烤過(guò)的 煙葉 光 譜反封率大于 鮮煙 葉。隨 施

4、氮 水平的 增加，烤煙葉片 及 香料煙冠 層反射光 譜均表 現(xiàn)為可 見光區(qū)的 反封率 逐漸降 低， 而 近紅 外波 段的 反 封率逐 漸升高的 趨勢(shì). 光 語(yǔ)信息包 含了 許多 因 素及其相互 影響， 這些結(jié)果為 煙 草光 語(yǔ)監(jiān) 測(cè)的進(jìn)一 步 研究 提供了 理 論基 J 出 .系 統(tǒng)分析了田 間不離 體條 件下煙 葉光 譜與 煙葉 化學(xué) 品 質(zhì)指標(biāo)之間的 相關(guān)關(guān)系 ， 篩選出一些與煙葉氮、 煙堿、總糖、 鉀含量的顯著相關(guān)的光譜參量，建立

5、了相應(yīng)的光譜診斷 模型. 其中 氮 反射指 數(shù)N 刃 與 葉片氮 含 量在各個(gè) 測(cè)定時(shí) 期 都穩(wěn)定一 致的 達(dá) 到顯 著相關(guān) ，兩 者決定系 數(shù) 〔 擴(kuò)) 達(dá) 0 . 7 0 3.由 于 總糖、 還原糖、 煙 堿、 鉀 各個(gè)測(cè)定 時(shí) 期的變 化較大， 分時(shí) 期 建立了 總 糖、 煙 堿、 鉀的 估算 模型， 但是沒 有適合的 還原 糖佑葬 模型.田間 不離 體條件下 光語(yǔ)方法 診斷氮、 鉀 含量品 質(zhì)指標(biāo)最 好， 其次 是煙 堿和總 糖

6、.每 體上田 間不離 體光 譜方法 模型 的決定系 數(shù)中 等， 可以滿 足 一定精 度要求下 的需 要.在明 確香料 煙葉面積 指數(shù)、 葉片 產(chǎn)量、 生化品 質(zhì)指標(biāo)變 化的 墓礎(chǔ)上， 通過(guò)大 童光譜參 量的 相關(guān)分 析， 建立了 香料煙生長(zhǎng) 指標(biāo)和 主要化學(xué)品質(zhì) 指標(biāo)的 冠層光語(yǔ)預(yù)測(cè) 模型. 各個(gè) 測(cè)定時(shí) 期各 種生 長(zhǎng)和化學(xué) 品質(zhì) 指標(biāo)與 冠層 反射率的 相關(guān)性變 化較大. 采用選用的 光 譜參量及綜 合性群 體指標(biāo)， 光譜與 生物

7、物理 化學(xué) 參量的 相關(guān) 關(guān)系 得到 加強(qiáng). 結(jié)構(gòu)性指標(biāo)和功能性指標(biāo)各個(gè)階段均有穗定一致性的顯著相關(guān)的光語(yǔ)指數(shù)， 而成分性指幼一 章 引 !第一章 引 言摘要: 概述了 煙葉質(zhì) 量、 氮素營(yíng) 養(yǎng)與煙 草品質(zhì)、 煙草 養(yǎng)分 狀況的 診斷 方法、 荃于光 譜的 作物養(yǎng) 分無(wú)損 測(cè)試技 術(shù)、 遙感 光譜 診斷植 物組分及 作物品 質(zhì)、 遙感技 術(shù)在煙 草上的 應(yīng)用國(guó)內(nèi) 外 研究進(jìn)展，提出了本研究的立題目的與意義。關(guān)鍵詞:煙草;氮素營(yíng)養(yǎng):養(yǎng)分診

8、斷;光譜:遙感煙草是重要的經(jīng)濟(jì)作物。中國(guó)煙葉產(chǎn)量居世界首位， 煙葉生產(chǎn)地域分布廣泛，煙葉生產(chǎn)圍繞煙葉品質(zhì)進(jìn)行。 適時(shí)了解、掌握煙葉養(yǎng)分狀況和品質(zhì)化學(xué)成分是煙草生產(chǎn)的一個(gè)重要課題。，國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1 . 1 煙葉質(zhì)量研究 進(jìn)展衡量煙葉的質(zhì)量，一般包括外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量 ( 煙氣質(zhì)量) 、化學(xué)成分、物理特性、 安 全性等。 煙葉質(zhì)量是 一個(gè)綜 合性 和動(dòng) 態(tài)性概念。 優(yōu)質(zhì)煙葉 的內(nèi) 涵 與外延 很廣，受多種因素影響，它隨時(shí)間、地點(diǎn)、人們消費(fèi)

9、習(xí)慣而不斷變化。煙葉中有 3 80 個(gè)成分。對(duì)化學(xué)成分的常規(guī)測(cè)定是有限的，化學(xué)成分指標(biāo)不同時(shí)期、不同來(lái)源資料要求不一化學(xué)成 分指標(biāo) 主要是化學(xué) 成分含 量及 其化學(xué) 含量比 值。 主要化 學(xué)成分含 量為: 煙堿、總氮、總糖、還原糖、灰分、鉀、總揮發(fā)堿、蛋白 質(zhì)、石油醚提取物、抓、總植物堿、 淀 粉等。 化學(xué)成分 含量比 值 為: 施木 克值、 水溶 性糖與 揮發(fā)堿類的比 值、 布呂克納品 質(zhì) 值、 庇 利基品質(zhì) 指數(shù)、 糖氮比、 糖堿比

10、 和煙堿與 總 揮發(fā)堿的比 值、 煙氣中總粒 相物與 煙堿比 和 焦油與 煙堿比 、氮 堿比、 水 溶性氮與 總氮比、 鉀氯比 等指 標(biāo).我國(guó) 2 0 世紀(jì) 8 0 年代優(yōu)質(zhì)煙葉化學(xué)成分相對(duì)指標(biāo)為:總糖 1 8 ~ 26 %，還原糖1 6 、 2 2 %， 煙堿 1 . 5 弓. 5 %，以2 一 2 . 5 % 煙堿最佳， 蛋白 質(zhì) 補(bǔ)9 %以較低為好， 凡0)1 . 5 %‘ 越高 越好， C I < 1% ， 糖堿比8 一

11、1 2 ， 氮 堿比 (1 。 全氮1 . 5 一 3 . 5 % ，以2 . 5 % 最佳， 還原 糖/ 煙 堿8 一 1 2: 1 ， 還原糖 j 蛋白 質(zhì) 2 ~ 2. 5: 1 ， 鉀/ 氛冬1 0: 1 。 我國(guó) 煙葉原料 現(xiàn)在要求一 標(biāo)明 糖、 堿、 鉀、氯 含量。美國(guó) 對(duì)煙葉化 學(xué)成份的 要求認(rèn)為 烤煙 質(zhì)最的 主要 成份有 氮、 糖和煙 堿3 種。 美國(guó)2 0世紀(jì)8 0年代烤 煙要求煙 堿平均含 量為3 % ， 下部 煙