一種棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法，包括以下步驟：選擇晴朗、無(wú)云或少量云層、風(fēng)力小于3級(jí)的天氣采集棗樹冠層的高光譜信息。對(duì)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行多元散射校正后，采用小波降噪與平滑處理。提取待測(cè)定葉綠素含量棗樹冠層的450、472、486、540、550、556、620、680、705、1403、1935、2198nm波長(zhǎng)的光譜反射率值；將各光譜反射率值代入檢測(cè)模型，計(jì)算得到棗樹冠層的葉綠素含量。本發(fā)明具有無(wú)污染、操作簡(jiǎn)便、快速精確的特點(diǎn)，適合推廣應(yīng)用。
【專利說明】
一種棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于植物培育工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種葉綠素含量的檢測(cè)方法，具體地說， 涉及一種棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 葉綠素是棗樹生長(zhǎng)必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素，快速獲取葉綠素信息是監(jiān)測(cè)棗樹生長(zhǎng)發(fā) 育及品質(zhì)保證的前提?，F(xiàn)有技術(shù)總的棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法需要配制化學(xué)試劑， 測(cè)定過程中化學(xué)尾液排放對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的傷害，而且存在操作步驟繁瑣，檢測(cè)時(shí) 間長(zhǎng)的缺陷。目前現(xiàn)有技術(shù)中急需一種無(wú)污染、操作簡(jiǎn)便、快速精確的棗樹冠層葉綠素含量 的檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提出了一種無(wú)污染、操作簡(jiǎn)便、快速精確 的棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法，該方法實(shí)現(xiàn)了棗樹冠層葉綠素含量的快速準(zhǔn)確檢測(cè)， 不需要配制任何化學(xué)試劑，避免了測(cè)定過程中化學(xué)尾液排放對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的傷 害，同時(shí)也大大簡(jiǎn)化了操作步驟，縮短了檢測(cè)時(shí)間，能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大面積棗園短時(shí)間內(nèi) 要求獲取冠層葉綠素含量數(shù)據(jù)的需求，為棗樹田間管理中葉綠素肥的精準(zhǔn)施用提供了快速 獲取施肥量依據(jù)的手段。
[0004] 其技術(shù)方案如下：
[0005] -種棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0006] (1)選擇晴朗、無(wú)云或少量云層、風(fēng)力小于3級(jí)的天氣采集所需測(cè)定葉綠素含量棗 樹冠層的高光譜信息。
[0007] (2)對(duì)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行多元散射校正后，采用小波降噪，再進(jìn)行平滑處理。
[0008] (3)提取待測(cè)定葉綠素含量棗樹冠層的450、472、486、540、550、556、620、680、705、 1403、1935、2198nm波長(zhǎng)的光譜反射率值。
[0009] (4)將各波長(zhǎng)的反射率值代入棗樹冠層葉綠素含量檢測(cè)模型：
[0010] y = 0.82756-0.877884xi+0.02438614x2-0.1359647x3-〇. 877884x4+0.02438614x5-0 · 1359647x6-11 · 75032x7-15 · 07838x8+2 · 369121m+2 · 554476xiq+5 · 827979xii+13 · 69115xi2 [0011 ]其中，y為率樹冠層葉綠素含量，單位為mg/g，Xl、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、Xl0、Xll、 xi2 分別為棗樹冠層在波段450、472、486、540、550、556、620、680、705、1403、1935、219811111的 光譜反射率值。
[0012] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述的棗樹冠層的高光譜信息采集，采集時(shí)探頭必需垂直向 下，且需對(duì)準(zhǔn)冠層中心，探頭距冠層1米高度。
[0013] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述的棗樹冠層的高光譜信息采集，其采集時(shí)間為北京時(shí)間 11:00-15:00。
[0014] 優(yōu)選地，步驟(2)中所述平滑處理方法為Savitzky-Golay Smoothing，平滑窗口為 7〇
[0015] 優(yōu)選地，步驟（4)中所述的 450、472、486、540、550、556、620、680、705、1403、1935、 2198nm波長(zhǎng)的光譜反射率值，為同一冠層所測(cè)的10次重復(fù)的反射率平均后并經(jīng)過多元散射 校正、小波降噪和平滑處理后的值。
[0016] 本發(fā)明的有益效果為：
[0017] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了棗樹冠層葉綠素含量的快速準(zhǔn)確檢測(cè)，不需要配制任何化學(xué)試劑， 避免了測(cè)定過程中化學(xué)尾液排放對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的傷害，同時(shí)也大大簡(jiǎn)化了操作步 驟，縮短了檢測(cè)時(shí)間，能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大面積棗園短時(shí)間內(nèi)要求獲取冠層葉綠素含量數(shù) 據(jù)的需求，為棗樹田間管理中葉綠素肥的精準(zhǔn)施用提供了快速獲取施肥量依據(jù)的手段。該 方法具有無(wú)污染、操作簡(jiǎn)便、快速精確的特點(diǎn)，適合推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0018] 圖1為棗樹冠層葉綠素含量檢測(cè)值與真實(shí)值的擬合程度。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0020] -種棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0021] (1)測(cè)定待檢測(cè)葉綠素含量的棗樹冠層的高光譜信息，選擇晴朗無(wú)云或少云且風(fēng) 力小于3級(jí)的天氣進(jìn)行，本實(shí)例的具體測(cè)定時(shí)間為2015年8月21日，高光譜信息采集時(shí)間為 北京時(shí)間13:00-15 :00，高光譜信息采集儀器為美國(guó)430公司生產(chǎn)的？161(13?6〇4便攜式地 物光譜儀，高光譜信息采集時(shí)探頭垂直向下，距離冠層1米高度，每個(gè)冠層采集10條光譜曲 線，10條曲線的平均值為該冠層的最終反射率值。本實(shí)例共采集了 54個(gè)棗樹冠層的高光譜 信息。
[0022] (2)對(duì)采集的54條光譜曲線進(jìn)行多元散射校正后、小波降噪與平滑處理。
[0023] (3)提取每條曲線 450、472、486、540、550、556、620、680、705、1403、1935、219811111波 長(zhǎng)的光譜反射率值。
[0024] (4)將每條曲線 450、472、486、540、550、556、620、680、705、1403、1935、219811111波長(zhǎng) 的光譜反射率值代入棗樹冠層葉綠素含量檢測(cè)模型：
[0025] y = 0.82756-0.877884xi+0.02438614x2-〇. 1359647x3-〇. 877884x4+0.02438614x5-0 · 1359647x6-11 · 75032x7-15 · 07838x8+2 · 369121x9+2 · 554476xiq+5 · 827979xii+13 · 691 15xi2
[0026] 其中，y為率樹冠層葉綠素含量，單位為mg/g，Xl、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、Xll、 X12 分別為棗樹冠層在波段450、472、486、540、550、556、620、680、705、1403、1935、219811111的 光譜反射率值。
[0027] (5)表1是利用室內(nèi)化學(xué)測(cè)定法獲取的棗樹冠層葉綠素含量的真實(shí)值與利用上述 棗樹冠層葉綠素含量檢測(cè)模型得到的檢測(cè)值的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，由表1可以看出，真實(shí)值和檢測(cè)值 二者的平均值、最大值、最小值非常相近；圖1是棗樹冠層葉綠素含量檢測(cè)值與真實(shí)值的擬 合程度。真實(shí)值與檢測(cè)值之間的決定系數(shù)(R 2)達(dá)到0.72,均方根誤差(RMSE)僅有0.125mg/ g，平均相對(duì)誤差(MRE)只有5.93%，標(biāo)準(zhǔn)差與均方根誤差比(RPD)達(dá)到1.93。綜上，說明模型 具有高精度預(yù)測(cè)的能力。該結(jié)果表明，本發(fā)明的方法可以準(zhǔn)確、快速的檢測(cè)棗樹冠層葉綠素 含量。
[0028]表1棗樹冠層葉綠素真實(shí)值與檢測(cè)值統(tǒng)計(jì)(n = 50)
[0030]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟 悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡(jiǎn) 單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 選擇晴朗、無(wú)云或少量云層、風(fēng)力小于3級(jí)的天氣采集所需測(cè)定葉綠素含量棗樹冠 層的高光譜信息； (2) 對(duì)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行多元散射校正后，采用小波降噪，再進(jìn)行平滑處理； (3) 提取待測(cè)定葉綠素含量棗樹冠層的450、472、486、540、550、556、620、680、705、 1403、1935、2198nm波長(zhǎng)的光譜反射率值； (4) 將各波長(zhǎng)的反射率值代入棗樹冠層葉綠素含量檢測(cè)模型： y = 0.82756-0.877884χι+0.02438614χ2-0.1359647x3-〇.877884x4+0.02438614x 5-0 · 1359647x6-11 · 75032x7-15 · 07838x8+2 · 369121x9+2 · 554476xiq+5 · 827979xii+13 · 69115xi2 其中，y為率樹冠層葉綠素含量，單位為mg/g，Xl、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、Xll、X12* 別為棗樹冠層在波段450、472、486、540、550、556、620、680、705、1403、1935、2198腦的光譜 反射率值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法，其特征在于，步驟（1)中所 述的棗樹冠層的高光譜信息采集，采集時(shí)探頭必需垂直向下，且需對(duì)準(zhǔn)冠層中心，探頭距冠 層1米高度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法，其特征在于，步驟（1)中所 述的棗樹冠層的高光譜信息采集，其采集時(shí)間為北京時(shí)間11:00-15:00。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法，其特征在于，步驟(2)中所 述平滑處理方法為Savitzky-Golay Smoothing，平滑窗口為7。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棗樹冠層葉綠素含量的檢測(cè)方法，其特征在于，步驟(4)中所 述的 450、472、486、540、550、556、620、680、705、1403、1935、219811111波長(zhǎng)的光譜反射率值，為 同一冠層所測(cè)的10次重復(fù)的反射率平均后并經(jīng)過多元散射校正、小波降噪和平滑處理后的 值。
【文檔編號(hào)】G01N21/25GK106092909SQ201610361550
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】竇中江, 陳兵, 王瓊, 彭杰, 牛建龍, 董鵬, 張君, 張書捷, 劉娜, 唐文
【申請(qǐng)人】新疆農(nóng)墾科學(xué)院