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基于光谱信息的作物氮素营养诊断研究进展
作者：杨绍锷 杜鑫
来源：《湖南农业科学》2017年第02期
摘要：快速、准确地进行作物氮素营养诊断，有助于管理者及时、有效地采取相应的应对措施，既保障作物的高产量，又有效地管控、减少化肥施用量。由于作物氮素营养状况直接影响着作物的光谱信息，因此以作物光谱信息为依据进行作物氮素营养诊断极具潜力。对当前基于光谱信息进行作物氮素营养诊断的3种方法（便携式叶绿素仪法、高光谱遥感诊断法和数字图像分析诊断法）进行了综述，介绍了各个方法的原理、特点和研究进展，并对未来基于光谱信息的作物氮素营养诊断进行了展望。
关键词：光谱信息；氮素；营养诊断；研究进展
中图分类号：S123 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2017）02-0127-04
作物生长受气候条件、土壤状况、管理措施等众多因素的影响，实时地了解作物的营养状况，有助于管理者及时采取措施，有针对性地对作物进行有益干预，从而实现作物的高产、高效、经济、环保生产；尤其是在我国粮食安全形势严峻、生态环境日趋恶化的情况下，及时了解作物的营养状况显得尤为重要。根据作物的外观、形态来判断作物的营养状况，是人们在长期的种植过程总结的经验方法，有一定的科学依据，简单方便，在实际生产中经常被使用，但此类方法通常比较粗犷、无法量化。在实验室进行植物样品的化学分析，是获知植物营养状况最直接、准确的方法，但由于所需时间较长，时效l生差，无法满足田间管理要求。在农业现代化、信息化的要求下，需要发展快速、准确、经济的田间作物营养诊断方法。光谱技术手段是当前作物营养快速诊断的一个重要研究方向。作物营养状况的变化，会导致作物反射光谱在不同的波段范围出现不同程度的变化，基于这些光谱信息进行作物营养的反演，即可实现作物营养状况的快速诊断。自20世纪70～80年代以来，研究人员利用作物的光谱信息，发展了多种作物氮素营养诊断的方法。 1便携式叶绿素仪
叶片含氮量和叶绿素浓度之间有较好的相关性，因此可以通过测定叶绿素浓度来反映植株叶片的氮营养状况。便携式叶绿素仪（SPAD）是非常经典的快速无损作物营养测量仪器，用于快速测量作物叶片的叶绿素含量，是20世纪80年代由日本研发出来的，目前主要有SPAD-501和SPAD-502两种型号。该仪器并不能测量真实的叶绿素含量，而是测得一个相对反映叶绿素含量的SPAD值，是一个无量纲的比值。其测量原理是基于叶绿素在红光和红外光两个不同波段中有着显著差异的吸收率，叶绿素a和叶绿素b在红光区都有最大吸收峰，但在红外光区则几乎不吸收。叶绿素仪的照明系统采用两个LED光源分别发射红光（峰值波长约650 nm）和红外光（峰值波长约940nm），通过比较不同波段透射光穿过叶片的光密度差异，计算得到SPAD值。其工作过程如下：照明系统中的LED发射红光和红外光，穿过叶子样品的
基于光谱信息的作物氮素营养诊断研究进展
