专利名称：基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量预测方法
技术领域：
本发明涉及一种基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量预测方法，属于农业技术领域。
背景技术：
黄瓜是主要的蔬菜作物，不管是在大田还是在温室，都得到了广泛的种植。为了收获高产优质的黄瓜，快速准确地获得作物在生长过程中的营养状态信息是非常重要的。
获取作物营养状态的方法有许多种，例如化学分析方法，遥感技术，机器视觉技术等等。但这些方法都需要较昂贵的测试仪器，需要遵守严格规范的操作规程，工序十分烦琐，不适于实际生产中的操作，而亟待加以进一步改进。
在所有营养元素中，氮素营养对黄瓜生长及产量的影响是最大的，而且肥料施用量也是最大的。可是至今对黄瓜氮素营养水平没有一个简便、快速、令人较为满意的田间诊断方法以指导科学施氮。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量预测方法，获取作物营养状态简单有效，对于黄瓜营养状态诊断快速而且方便。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的各种营养成分，由于其化学成分不同，具有不同的光谱反射特性。因此，通过研究作物的光谱反射特性，可以进行作物营养成分的分析。在所有营养元素中，氮素营养对作物生长及产量的影响是最大的，而且肥料施用量也是最大的。鉴于光谱分析方法具有非破坏性、快速、简便等特点，经过反复实验和研究发现在不同氮素营养水平下的黄瓜叶片呈现不同的光谱特性，其在缺氮时其可见光波段的反射率增加。因此通过光谱测定及其变量的运算，可以区分黄瓜生长中不同氮素营养水平。
本发明就是在利用光谱分析技术，提出了一种黄瓜叶片含氮量的预测方法。
一种基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量预测方法，它包括以下步骤步骤一、测量在自然光照条件下标准板表面反射光的强度I0；所述的标准板为灰度均匀且满足朗伯面条件的标准平面白板，其平面的绝对反射率高于99％。
步骤二、在与步骤一相同的测量条件下，测得黄瓜叶片表面对波长为762nm和527nm的光(电磁波)的反射光的强度It。步骤三、依据强度I0以及强度It，使用叶片反射率R的计算公式R=ItI0,]]>计算出黄瓜叶片表面对特殊波长为762nm和527nm光的反射率R762和R527；根据叶片反射指数K的计算公式K=R762-R527R762+R527,]]>计算出黄瓜叶片在自光照条件下的叶片反射指数K。
步骤四、依据叶片反射指数，利用基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量N预测公式N＝A·K-B，计算出黄瓜叶片的含氮量N；得到黄瓜叶片含氮量；其中参数A＝10.9，B＝3.49。
本发明获取作物营养状态简单有效，对于黄瓜营养状态诊断快速而且方便；获得了作物在生长过程中的营养状态信息，就为收获高产优质的黄瓜做出了有力保障。
具体实施例方式
以下结合附图
和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明一种基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量预测方法，它包括以下步骤步骤一、测量在自然光照条件下标准板表面反射光的强度I0；标准板为灰度均匀且满足朗伯面条件的标准平面白板，其平面的绝对反射率高于99％。
步骤二、在与步骤一相同的测量条件下，利用同样的装置，按照同样的方法测量黄瓜叶片表面对特殊波长为762nm和527nm的光(电磁波)的反射光的强度It；由于测量中使用的光(电磁波)的波长会有一定的误差，因此允许使用的光(电磁波)的波长为误差范围为-5％～+5％。
步骤三、依据强度I0以及强度It，使用叶片反射率R的计算公式R=ItI0,]]>计算出黄瓜叶片表面对波长为762nm和527nm光的反射率R762和R527；根据叶片反射指数K的计算公式K=R762-R527R762+R527,]]>计算出黄瓜叶片在自光照条件下的叶片反射指数K。
步骤四、依据叶片反射指数，利用基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量N预测公式N＝A·K-B，计算出黄瓜叶片的含氮量N；得到黄瓜叶片含氮量；其中参数A＝10.9，B＝3.49，则黄瓜叶片含氮量N的预测模型公式为N＝10.9·K-3.49。
根据步骤四所得到的基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量N，可以判断黄瓜作物的营养状态；但是在生产现场，农业从业者不方便使用大量公式及数据进行现场计算，同时也没有必要知道叶片含氮量的具体精确数值，而只需知道含氮量的大致范围，因此此时也可以将叶片反射指数K对照下面所列的黄瓜叶片含氮量现场快速诊断表，得到黄瓜叶片的含氮量N的大致范围，以判断黄瓜的营养状态，进行现场快速诊断。
判断指数(K) 叶片含氮量＜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由于这是一种快速判断黄瓜叶片含氮量方法，因此有一定的误差，但作为现场的快速诊断方法，这个精度已经可满足要求。知道了黄瓜叶片含氮量的大致范围，就能大致判断黄瓜的营养状态；获得了作物在生长过程中的营养状态信息，就为收获高产优质的黄瓜做出了有力保障。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量预测方法，其特征在于它包括以下步骤步骤一、测量在自然光照条件下标准板表面反射光的强度I0；步骤二、在与步骤一相同的测量条件下，测得黄瓜叶片表面对波长为762nm和527nm的光(电磁波)的反射光的强度It；步骤三、依据强度I0以及强度It，经过计算得出叶片反射指数；步骤四、依据叶片反射指数，得到黄瓜叶片含氮量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤三至少包括首先获得叶片反射率，根据该反射率再得到叶片反射指数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的叶片反射率R根据如下计算获得R=ItI0]]>其中，It为黄瓜叶片表面反射光强度，I0标准板的表面反射光强度；具体地对于波长为762nm和527nm光的黄瓜叶片表面反射率为R762和R527。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的叶片反射指数K为K=R762-R527R762+R527,]]>计算出黄瓜叶片在自然光照条件下的叶片反射指数K。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤四中黄瓜叶片含氮量N为N＝A·K-B，其中，参数A为10.9，B为3.49。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的测量采用光电测量器件进行。
全文摘要
本发明利用光谱分析技术，提出了一种基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量预测方法，其通过测量在自然光照条件下标准板的表面反射光的强度及同样的条件下黄瓜叶片表面对指定波长光的反射光的强度，经过多重计算得出叶片反射指数，再得出基于自然光照反射光谱的黄瓜叶片含氮量，以判断黄瓜的营养状态，进行现场快速诊断。获得了作物在生长过程中的营养状态信息，就为收获高产优质的黄瓜做出了有力保障。
文档编号G01N21/27GK1584550SQ20041004812
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月16日 优先权日2004年6月16日
发明者李民赞, 张喜杰, 汪懋华 申请人:中国农业大学