[發明專利]一種利用近紅外光譜檢測油菜單株產量的方法

在審

• 申請號: 201710445137.1
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107314987A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 周廣生;張良曉;蒯婕;郭程
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 陳薇

技術領域

本發明涉及油菜田間管理領域，更特別地，涉及一種利用近紅外光譜檢測油菜單株產量的方法。

背景技術

油菜作為食用油主要來源之一，在世界范圍內均有較大面積種植。中國是世界第一油菜種植大國,其種植面積和總產量均已接近世界1/4。但與發達國家比，我國油菜在單產方面存在較大差距，主要原因是缺乏高產優質品種、栽培管理粗放。因此，除了改良栽培措施外，選育優良種質資源是推動油菜高產栽培的重要手段。為評價新品種產量指標的優劣，往往需要測定油菜產量。傳統的油菜產量測定方法，需要在成熟期進行收獲考種，耗時耗力，阻礙了油菜育種進程的推進。因此，急需一種簡單、快速、精確的方法來測定油菜單株產量指標。

正常條件下，油菜葉片、角果皮和莖稈光合為菜籽發育分別提供了37％、32％和31％的光合產物，直接影響油菜產量；而油菜成熟期莖稈倒伏的發生，影響了冠層的光合，加重了病蟲害的發生，間接影響了油菜產量的形成。因此，莖稈的生長發育狀態與油菜產量密切相關，可將莖稈與產量直接關聯，通過莖稈的關鍵性狀檢測油菜單株產量。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供了一種利用近紅外光譜檢測油菜單株產量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：建立油菜單株產量與菜莖稈切面上的近紅外光譜的對應關系；

S2：測量待檢測的油菜莖稈切面上的近紅外光譜；

S3：根據S2得到的所述待檢測的油菜莖稈切面上的近紅外光譜以及S1得到的油菜單株產量與菜莖稈切面上的近紅外光譜的對應關系，計算待檢測的油菜莖稈中的單株產量。

通過本發明的方法，可利用近紅外光譜儀檢測油菜莖稈切面上的近紅外光譜，并根據油菜單株產量與菜莖稈切面上的近紅外光譜的對應關系，計算待檢測油菜莖稈中單株產量，與傳統使用化學分析法不同，在建立了對應關系后，該方法無需再進行復雜的化學實驗操作，可實現高通量檢測。

在一個具體實施方案中，S1包括以下步驟：

S11：采集多個與待測油菜同品種的油菜莖稈樣品；

S12：測量所述多個油菜莖稈樣品的近紅外光譜；

S13：測量所述油菜莖稈樣品中的單株產量；

S14：根據S12和S13的結果建立所述油菜莖稈的單株產量與近紅外光譜的對應關系。使用相同的品種的油菜莖稈樣品來建立對應關系可使檢測結果更準確。

在一個優選實施方案中，S12中對每個油菜莖稈樣品采集7個切面的近紅外光譜，所述油菜莖稈樣品的近紅外光譜由所述7個切面的近紅外光譜平均得到，所述7個切面分別為所述油菜莖稈樣品的兩端橫切面，從所述油菜莖稈樣品上不同部位橫切兩次得到的兩個新鮮橫切面，以及從所述油菜莖稈樣品的三個區段取的三個縱切面。

在一個優選實施方案中，用于建立所述對應關系的近紅外光譜的波段為6101.7cm^-1-5449.8cm^-1和4601.3cm^-1-4246.5cm^-1。

在一個實施方案中，用于建立所述對應關系的近紅外光譜不進行預處理，或者進行了以下預處理方法中的任一種或幾種組合的預處理：一階導數法、矢量歸一化法、減去一條直線法、多元散射校正法、消除常數偏移量法、最小-最大歸一化法、MSC法、二階導數法。

在一個優選實施方案中，用于建立所述對應關系的近紅外光譜不進行預處理。切面近紅外光譜與單株產量對應關系模型的構建中，不對光譜預處理得到的模型比使用常用的預處理方法得到的模型更佳，采取最原始的光譜有利于模型建立。在本發明中，獲得光譜信息的油菜莖稈是完整的。在進行掃描時，由于樣品池的大小是恒定的，而油菜莖稈直徑粗細各不相同，在樣品池上方加蓋鍍金積分球，防止自然光進入樣品池中干擾結果。

在一個具體實施方案中，S14中油菜單株產量與菜莖稈切面上的近紅外光譜的對應關系為通過偏最小二乘法建立的預測模型。

在一個優選實施方案中，在建立所述預測模型過程中，主成分數為8、9或10。

在一個優選實施方案中，所述多個油菜莖稈樣品被分成校正集和驗證集，并且校正集與驗證集的數量比為2.5-4:1。

在一個優選實施方案中，S2中對待測油菜莖稈7個切面的采集近紅外光譜，所述油菜莖稈樣品的近紅外光譜由所述7個切面的近紅外光譜平均得到，所述7個切面分別為所述油菜莖稈樣品的兩端橫切面，從所述油菜莖稈樣品上不同部位橫切兩次得到的兩個新橫切面，以及從所述油菜莖稈樣品的三個區段取的三個縱切面。