[發明專利]一種植物秧苗養分盈虧狀態識別方法及光譜檢測系統

有效

• 申請號: 201811435095.4
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109632688B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李翠玲;王秀;姜凱;王松林;宋健
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/359
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明涉及農作物營養狀況檢測技術領域，尤其涉及植物秧苗養分盈虧狀態識別方法，包括以下步驟：S1，在植物秧苗播種或生長過程中添加不同數量或配比的肥料，使植物秧苗生長呈現不同的養分盈虧狀態；S2，在秧苗生長過程中，采集植物秧苗子葉的近紅外光譜；S3，對近紅外光譜數據進行處理，獲取植物秧苗子葉的紅邊位置信息；S4，根據植物秧苗子葉的紅邊位置信息獲得不同養分盈虧狀態下植物秧苗子葉的紅邊位置分布；S5，在植物秧苗子葉的紅邊位置分布中找到區分植物秧苗養分盈虧狀態的分界點。本發明解決了現有穴盤育苗多憑經驗施肥，施肥時間點控制不精確的問題，不需要通過物理、化學實驗獲得參照值，建模方法簡單易行。

技術領域

本發明涉及農作物營養狀況檢測技術領域，尤其涉及一種植物秧苗養分盈虧狀態識別方法及光譜檢測系統。

背景技術

目前，在番茄種植過程中，秧苗養分狀況直接關系到番茄種植的質量與產量，養分供給的配比或數量不合理，將影響秧苗正常生長，導致外觀質量下降，發育不良，特別是育苗施用的高濃度速溶性肥料，可能出現對番茄秧苗生長有不良影響的問題。有些生產者為了避免養分虧缺，過量施用氮、磷、鉀肥，不僅造成肥料的浪費和環境污染，而且也會降低番茄品質及產量。

發表在農業工程學報的論文《基于高光譜的番茄氮磷鉀營養水平快速診斷》利用反射光譜技術診斷方法，分別建立基于光譜和圖像特征的番茄葉片氮、磷、鉀素模型，取得較好的研究結果，能夠識別番茄葉片的養分盈虧狀態，但是其建模過程復雜、繁瑣、費時、耗力，需要通過物理、化學等方法獲得實驗樣品的氮、磷、鉀含量，將氮、磷、鉀含量的測量值作為參照值參與建模。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是現有的識別植物葉片的養分盈虧狀態的方法需要通過物理、化學等方法獲得測量值作為參照值參與建模，建模過程復雜繁瑣、費時耗力的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種植物秧苗養分盈虧狀態識別方法，包括以下步驟：

S1，在植物秧苗播種或生長過程中添加不同數量或配比的肥料，使植物秧苗生長呈現不同的養分盈虧狀態；

S2，在秧苗生長過程中，采集植物秧苗子葉的近紅外光譜；

S3，對近紅外光譜數據進行處理，獲取植物秧苗子葉的紅邊位置信息；

S4，根據植物秧苗子葉的紅邊位置信息獲得不同養分盈虧狀態下植物秧苗子葉的紅邊位置分布；

S5，在植物秧苗子葉的紅邊位置分布中找到區分植物秧苗養分盈虧狀態的分界點。

其中，步驟S1具體包括以下步驟：

S11，將肥料溶于水，噴灑入定量的混合基質中，攪拌后裝入穴盤；

S12，植物種子經55℃～60℃的熱水浸種消毒并催芽后，精播于穴盤中，每穴一粒，放于溫室內培養。

其中，步驟S2具體包括以下步驟：

S21，使光譜檢測系統預熱15分鐘，使光源和光譜儀處于穩定的工作狀態；

S22，光譜儀采集標準參考白板的光譜信息；

S23，切斷光源單元，光譜儀采集暗環境的光譜信息；

S24，連通光源單元，光譜儀采集植物秧苗子葉的反射光譜信息；

S25，光譜儀自動對植物秧苗子葉的反射光譜進行白參考校準和黑參考校準。

其中，在步驟S25中，光譜儀對植物秧苗子葉的反射光譜進行白參考校準和黑參考校準的參照公式為