發(fā)布時間：2020-05-06 07:06

【摘要】：在廣西的甘蔗種植中,化肥的過量和不正當使用,造成國際競爭力低和環(huán)境污染等問題。為了解甘蔗的生長狀況,提高化肥的利用率,本文以光譜學方法為理論基礎,建立了甘蔗葉片氮(N)、磷(P)、鉀(K)含量的預測模型,并進一步考慮元素間的交互作用,以提高對N、P、K含量的預測精度。本文以甘蔗為研究對象,通過對不同生長期的葉片進行光譜反射率(220-1400nm)的測量,探索了多種光譜分析方法建立葉片N、P、K含量預測模型的可行性。研究首先對全光譜數(shù)據(jù)進行二階微分(2nd Der)變換,再通過CARS-PCA算法篩選特征變量,選擇N、P、K的特征變量個數(shù)分別為34、32、39個。利用特征變量建立甘蔗葉片氮、磷、鉀含量的6折交叉預測PLS模型,PLS模型預測結果R2分別為0.8591、0.6769、0.9321�？紤]到甘蔗生長過程中N、P、K可能存在的交互影響,本文還引入了包含19個因子的三項回歸模型來反映三因子間的互作關系。并利用PCA將提煉后的19IF-PCA主成分因子建立了N、P、K的PLS和MLR修正預測模型,其中N、P、K含量的MLR修正模型預測結果決定系數(shù)R2分別為0.8908、0.8019、0.9439,預測精度明顯提高。除此之外,研究還基于光譜學原理,設計并開發(fā)了一款便攜式作物長勢傳感器,以期實現(xiàn)對作物的無損、快速檢測。
【圖文】：

甘蔗的生產(chǎn)成本越來越高，這直接導致了我國食糖價格缺乏國際競爭力，使得我國產(chǎn)糖逡逑出口量很少［４］。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)大部分食糖來源于進口，近年來的食糖出口量占進口量的逡逑１．０％？４．９％，國際競爭力較弱。２０１２－２０１８年食糖進出口數(shù)據(jù)如圖１－１［５＇逡逑４８４．６２逡逑５００「邐４５４．５９邐，邐Ｚ進口量（萬噸）逡逑，？則，３腿｜邐■出口量（萬噸）逡逑Ｓｓｏｏ．Ｉ邋｜邋Ｉ邋Ｉ邋７邐２邋yU逡逑卜Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邋ＩＩ邐？邋Ｉ逡逑＾１０：邋ｒ邋｜７ｙ邋ｔｖ邋Ｉ邋－邋ｉ邋Ｉ－邋Ｉ－邋ｉｆ逡逑２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６邐２０１７邐２０１８逡逑年份（年）逡逑圖１－１．邋２０１２－２０１８年中國進出口食糖數(shù)據(jù)逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋ｃｈｉｎａ＇ｓ邋ｉｍｐｏｒｔ邋ａｎｄ邋ｅｘｐｏｒｔ邋ｏｆ邋ｓｕｇａｒ邋ｆｒｏｍ邋２０１２邋ｔｏ邋２０１８逡逑由于投入產(chǎn)出比過高，甘蔗種植的經(jīng)濟效益得不到保障，國內(nèi)的種植面積也出現(xiàn)減逡逑少的趨勢。由國家統(tǒng)計局發(fā)布的中國統(tǒng)計年鑒可以看出，近年來，甘蔗的種植面積一直逡逑在減少，如２０１４年，在廣西甘蔗種植的面積是１０８１．５千公頃，相較上一年減少約４％，逡逑總產(chǎn)量為７９５２．６萬噸，減少約２％。２０１５年廣西地區(qū)甘蔗種植面積９７３．７千公頃，相較逡逑上一年減少約１０％，總產(chǎn)量為７５０４．９萬噸，減少約６％［３］。圖１－２是２０１２－２０１７年廣西逡逑甘蔗種植面積和產(chǎn)量趨勢變化圖。目前

Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋Ｃｈｉｎａ＇ｓ邋ｉｍｐｏｒｔ邋ａｎｄ邋ｅｘｐｏｒｔ邋ｏｆ邋ｓｕｇａｒ邋ｆｒｏｍ邋２０１２邋ｔｏ邋２０１７逡逑（Ｎ）、磷（Ｐ）、鉀（Ｋ）肥是甘蔗生長期間必須使用的肥料，其施用的量決定甘逡逑量和品質。其中，磷、鉀肥主要是作為基肥施用，主要吸收是在甘蔗生長的前中逡逑吸收的磷、鉀元素可供后期生長所需【ｍ３】。在作物的分裂期及伸長期，氮肥的施逡逑為關鍵，，對產(chǎn)量的高低及品質的好壞（含糖量的高低）都有直接關系［１４“６］。氮、逡逑是影響作物產(chǎn)量高低和品質好壞的主要元素，氮、磷、鉀肥的施用量直接影響作逡逑養(yǎng)元素的吸收量，從而引起葉片生理及形態(tài)的相應變化，進而使甘蔗植株冠層的逡逑射率發(fā)生變化［１７］。逡逑用光譜學方法快速預測作物氮、磷、鉀含量是作物長勢狀態(tài)實時監(jiān)測領域的一種逡逑用方法，光譜技術具有多波段、高分辨率、包含多成分信息等特點［１８］。但其直接逡逑作物監(jiān)測上精度較低，制約其在農(nóng)業(yè)監(jiān)測方面的發(fā)展與應用［１９＿２１】。傳統(tǒng)通過光譜逡逑預測作物氮含量的建模方法通常只考慮光譜反射率與氮肥施用量、作物氮含量的逡逑系，未深入考慮氮素的吸收效率、其他多量元素對模型帶來的影響，尤其是磷、逡逑種多量元素對氮素吸收效率的制約與促進，以及三者在作物光譜反射率上可能表逡逑的相互影響的特征［２２＿２５］。沒有考慮元素間交互影響易造成判斷誤差，實際應用中逡逑限性。而結合氮、磷、鉀間的交互效應可建立更準確的作物長勢預測模型，提供逡逑
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S566.1;O433;TP212

【參考文獻】

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1 趙毅;文瑤;孫紅;李民贊;張猛;吳李p

本文編號：2650885