作物叶片叶绿素动态监测系统设计与试验

作     者：张智勇 马旭颖 龙耀威 李松 孙红 李民赞 ZHANG Zhiyong;MA Xuying;LONG Yaowei;LI Song;SUN Hong;LI Minzan

作者机构：中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083 

基　　金：国家重点研发计划项目(2018YFD0300505-1) 国家自然科学基金项目(31501219) 中国农业大学研究生实践教学基地建设项目(ZYXW037)和中国农业大学研究生课程建设项目(HJ2019029、YW2019018) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2019年第50卷第B07期

页      码：115-121,166页

摘      要：为了实现作物生长过程中叶绿素的动态在线监测,设计开发了一款叶绿素在线检测传感器系统。应用可见-近红外(660、880nm)波段光谱检测植物叶绿素含量的体积小、功耗低的模块,通过AD转换电路、数字滤波电路得到叶片反射光数字信号,利用灰度板对反射光信号进行反射率校准,660nm和880nm波段的反射率校正模型的R2分别为0.9996和0.9995;取10个不同等级叶绿素溶液样本共80个,使用国标法检测叶绿素含量后将溶液倒入无纺布开展叶绿素梯度仿真测量。叶绿素检测模块测量双波长反射率后,分别计算归一化差值植被指数(NDVI)和叶绿素指标SPAD指数值。建立相应的叶绿素含量检测数学模型,其决定系数R2分别为0.9557、0.9587。开展活体植株叶绿素检测验证试验,叶片原位光谱测量后,再将叶片剪碎,使用国标法测量叶绿素真实值,检测样本与真实值的相关系数分别为0.8887、0.8745。进而开展在线动态监测试验,实时监测水肥胁迫组和正常水肥管理对照组玉米幼苗植株,监测90h内的叶绿素含量变化,可知,相同管理条件下植株叶绿素含量变化规律大致相同,受水肥胁迫的影响,水肥胁迫组的叶绿素浓度呈下降趋势。证明了传感器系统在线监测作物叶绿素动态的可行性,可为农作物生长与胁迫动态监测提供技术支持。

主 题 词：叶绿素含量 动态监测 光谱分析 物联网 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 082804[082804] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 0802[工学-机械学] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2019.S0.019

馆 藏 号：203692268...