赣南脐橙叶片SPAD值可见近红外光谱无损检测-论文.pdf

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1、2014年4月农机化研究第4期赣南脐橙叶片SPAD值可见近红外光谱无损检测孙旭东，郝勇，张光伟(华东交通大学机电工程学院，江西南昌330013)摘要：为了提供果树精准肥水管理参考数据，进行了果树叶片SPAD值近红外光谱无损检测研究。采用反射方式，采集lo0片赣南脐橙叶片的可见近红外光谱；利用移动窗口偏最小二乘法结合遗传算法、连续投影算法筛选光谱变量，并建立偏最小二乘回归校正模型。采用移动窗口偏最小二乘法和连续投影算法组合筛选的39个光谱变量建立的校正模型预测结果最优，模型预测相关系数为0．898，模型预测SPAD值均方根误差为2．116。试验表明，应

2、用可见近红外反射光谱技术结合化学计量学算法进行赣南脐橙叶片SPAD值无损检测是可行的。关键词：赣南脐橙；叶绿素；无损检测；可见近红外光谱中图分类号：S123；TP274．5文献标识码：A文章编号：1003-188X(2014)O4—012O—O7进行了黄瓜叶片、玉米叶片、金银木叶片、油菜叶片和0引言尖椒叶片叶绿素含量无损检测研究，并建立了相应的SPAD(SoilandPlantAnalyzerDevelopment)是日校正模型¨卜J。本文采用移动窗口偏最小二乘法结本农林水产省农产园艺局提出的植物叶片叶绿素相合遗传算法和连续投影算法筛选有效光谱变量，

3、剔除对值表示参数，是衡量植物绿色程度的主要参数之不相关的光谱变量，提高赣南脐橙果树叶片SPAD值一可见近红外光谱无损检测模型的预测能力。。通过SPAD值预测植物的硝基需求量，可为氮肥施用提供参考依据¨J。赣南脐橙果树叶片SPAD值1材料与方法与其光合作用能力、发育潜力和氮元素状况有较好的相关性，是评价赣南脐橙果树营养水平和生长发育潜1．1试验材料力的重要指标J。现场快速检测SPAD值，可为赣试验用赣南脐橙果树叶片样本，从江西省万安县南脐橙果树精准肥水管理提供参考数据，对实现果园某盛果期果园的不同脐橙果树上随机采集，选择植株精准管理具有重要意义。上无生

4、理病斑、无机械损伤、不同叶色、无病虫害的叶SPAD一502是目前应用最广的叶绿素仪，要求叶片。共选择赣南脐橙果树10株，每株在不同的位置片厚度不超过1．2ram，夹持2mm~3mm的叶片面积，随机采集l0片，共采集100片叶片样本，放入暗箱带利用叶片650nm和940nm处的光学浓度差反演叶绿回实验室。对叶片进行简单清洗，待叶片表面残留水素的相对含量，直接显示SPAD值。叶绿素仪是接触滴自然风吹干后，靠近主叶脉且避开叶脉位置随机标式多点测量，虽然精度高，但需要手工对叶片进行反注3处位置，作为可见近红外光谱采集和叶绿素实际复测量，从而限制了这一指标在植

5、物生长信息分析中值的测定位置。的应用。1．2试验仪器可见近红外光谱技术利用不同波长点处的吸光光谱采集试验用可见近红外光谱仪为美国海洋度进行定性判别或定量分析，具有无需前处理、速度光学公司的QE65O00型光纤光谱仪，其内置滨松公司快、效率高、无损伤、无污染等优点，被应用于工农业的$7031—1006面阵CCD探测器，共l044个像元，有相关行业L9。国内学者采用可见近红外光谱技术，效像元面积为24．576mm×1．392mm，波长范围为349．26—1134．63nm，与光纤接口为SMA905，采用收稿日期：2013一O4—24USB数据线与电脑连接

6、，控制光谱的采集与存储。光基金项目：国家“863计划”项目(2012AA101906)；江西省科技支撑源采用美国海洋光学公司的LS～1型卤钨灯光源，消计划项目(20121BBF60054)；江西省教育厅青年基金项目耗功率600mA／12DVC，使用寿命900—10000h，(GJJ12317)SMA905接口，直接与光纤连接。其他附件包括美国作者简介：孙旭东(1978一)，男，吉林辽源人，讲师，硕士，(E—mail)sunxudongl8@163corn。—海洋光学公司的R400—7一VIS／NIR型直径4001,zm的2014年4月农机化研究第4期

7、“Y”形光纤、RPH-1型反射探头支架和标准聚四氟乙要是由叶绿素吸收蓝光引起的；叶片叶绿素在620～烯白板。700nm谱区范围内吸收较强，其中657．30nm处出现SPAD真实值测量使用13本美能达公司的SPAD一最强吸收峰，主要是由叶绿素吸收红光引起的；另外，502型叶绿素仪，SPAD值测量范围0～99．9，测量面叶片可见近红外光谱在978．21nm也存在水分的3积2mmx3mm，测量精度优于-4-1．0，重复性优于±0．3，倍频吸收峰，主要是由于叶片内水分含量变化引起重现性优于±O．5。该叶绿素仪以被测叶片叶绿素的的。后续数据处理与分析均采用原始

8、吸光度光谱。相对SPAD值作为叶绿素真实值。表1校正集和预测集叶绿素含量真实值统计表Table1Statis