基于光譜的煙草生長與品質監(jiān)測研究.pdf

1、基于光譜的煙草生長與品質監(jiān)測研究摘 要利用光講無損技術進行作物生長狀況的實時監(jiān)測和快速診斷是遙感和信息農學的一個重要課題， 具有重要的理論和實踐意義. 本研究將高光語手段應用到煙草， 在中國主產煙區(qū)河南鄭州和云南保山進行了 烤煙、 香料煙兩種類型的不同氮肥供應田問試驗， 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 尺 度獲 取光 語數 據， 并 對成熟鮮 煙葉進 行

2、了 室內 光 諳測定. 分析了 煙 草光 講與生 物物理 化學 指標 之間的 關系 ， 旨 在篩 選煙草光 語與 其生 化組分 之間 最佳 預測方法， 為利 用定 童遙 感技術 監(jiān)測煙草 葉片 生 化組分、 遙感品 質監(jiān)測 等 提供理論 依據， 為煙 葉品 質快速無 損 監(jiān)測的應用莫定基礎.首先系統(tǒng)分析了煙草的光語特性及其影響因素.煙草具有典型的植物反射特征.煙 蘋葉片 光 語因 施氮因 素、 煙 草類型、 側定 時期、 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 段范圍內的變 異系 數為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 反射率表現為 上部葉> 中 部葉> 下部 葉. 烤煙同 一 葉片的8 個部位 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. 光 語信息包 含了 許多 因 素及其相互 影響， 這些結果為 煙 草光 語監(jiān) 測的進一 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 品 質指標之間的 相關關系 ， 篩選出一些與煙葉氮、 煙堿、總糖、 鉀含量的顯著相關的光譜參量，建立

5、了相應的光譜診斷 模型. 其中 氮 反射指 數N 刃 與 葉片氮 含 量在各個 測定時 期 都穩(wěn)定一 致的 達 到顯 著相關 ，兩 者決定系 數 〔 擴) 達 0 . 7 0 3.由 于 總糖、 還原糖、 煙 堿、 鉀 各個測定 時 期的變 化較大， 分時 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 光語方法 診斷氮、 鉀 含量品 質指標最 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、 葉片 產量、 生化品 質指標變 化的 墓礎上， 通過大 童光譜參 量的 相關分 析， 建立了 香料煙生長 指標和 主要化學品質 指標的 冠層光語預測 模型. 各個 測定時 期各 種生 長和化學 品質 指標與 冠層 反射率的 相關性變 化較大. 采用選用的 光 譜參量及綜 合性群 體指標， 光譜與 生物

7、物理 化學 參量的 相關 關系 得到 加強. 結構性指標和功能性指標各個階段均有穗定一致性的顯著相關的光語指數， 而成分性指幼一 章 引 !第一章 引 言摘要: 概述了 煙葉質 量、 氮素營 養(yǎng)與煙 草品質、 煙草 養(yǎng)分 狀況的 診斷 方法、 荃于光 譜的 作物養(yǎng) 分無損 測試技 術、 遙感 光譜 診斷植 物組分及 作物品 質、 遙感技 術在煙 草上的 應用國內 外 研究進展，提出了本研究的立題目的與意義。關鍵詞:煙草;氮素營養(yǎng):養(yǎng)分診

8、斷;光譜:遙感煙草是重要的經濟作物。中國煙葉產量居世界首位， 煙葉生產地域分布廣泛，煙葉生產圍繞煙葉品質進行。 適時了解、掌握煙葉養(yǎng)分狀況和品質化學成分是煙草生產的一個重要課題。，國內外研究進展1 . 1 煙葉質量研究 進展衡量煙葉的質量，一般包括外觀質量和內在質量 ( 煙氣質量) 、化學成分、物理特性、 安 全性等。 煙葉質量是 一個綜 合性 和動 態(tài)性概念。 優(yōu)質煙葉 的內 涵 與外延 很廣，受多種因素影響，它隨時間、地點、人們消費

9、習慣而不斷變化。煙葉中有 3 80 個成分。對化學成分的常規(guī)測定是有限的，化學成分指標不同時期、不同來源資料要求不一化學成 分指標 主要是化學 成分含 量及 其化學 含量比 值。 主要化 學成分含 量為: 煙堿、總氮、總糖、還原糖、灰分、鉀、總揮發(fā)堿、蛋白 質、石油醚提取物、抓、總植物堿、 淀 粉等。 化學成分 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 值、 庇 利基品質 指數、 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.我國 2 0 世紀 8 0 年代優(yōu)質煙葉化學成分相對指標為: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 補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 2 ~ 2. 5: 1 ， 鉀/ 氛冬1 0: 1 。 我國 煙葉原料 現在要求一 標明 糖、 堿、 鉀、氯 含量。美國 對煙葉化 學成份的 要求認為 烤煙 質最的 主要 成份有 氮、 糖和煙 堿3 種。 美國2 0世紀8 0年代烤 煙要求煙 堿平均含 量為3 % ， 下部 煙