發(fā)布時(shí)間：2020-07-17 15:18

【摘要】：近年來(lái),隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展,因農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不科學(xué)所帶來(lái)的土壤肥力下降、環(huán)境污染及農(nóng)藥殘留等問(wèn)題也逐漸凸顯出來(lái),如何合理利用資源,降低生產(chǎn)成本,成為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。論文從植物熒光探測(cè)入手,對(duì)植物生長(zhǎng)信息與光電檢測(cè)信號(hào)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)一套能夠快速精確檢測(cè)植物生長(zhǎng)信息的系統(tǒng),為精細(xì)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更準(zhǔn)確的植物信息數(shù)據(jù)。論文在分析比對(duì)國(guó)內(nèi)外植物信息檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了采用近紅外法檢測(cè)植物水分、葉綠素相對(duì)含量法(SPAD)檢測(cè)植物葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度法檢測(cè)植物氮肥含量、葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)檢測(cè)植物病害,根據(jù)各自信息的檢測(cè)原理及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了包含傳感器檢測(cè)、微控制單元(MCU)、無(wú)線通訊(Wi-Fi)、分析模型、數(shù)據(jù)庫(kù)與瀏覽網(wǎng)頁(yè)(Web)等模塊組成的植物生長(zhǎng)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了多路植物信息的快速精確檢測(cè)。利用接種病菌植物葉片的熒光圖像信息分析了熒光特性參數(shù)Rfd與病害侵染間的關(guān)聯(lián)性,建立了以Rfd為主要輸入量、病害程度為輸出量的病害早期預(yù)警模型,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。通過(guò)葉綠素含量、水分及氮肥含量的標(biāo)定及檢測(cè)實(shí)驗(yàn),建立了完整的植物生長(zhǎng)信息監(jiān)測(cè)模型,并通過(guò)重復(fù)性與穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)分析了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是可靠的,系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)效率比傳統(tǒng)方法的監(jiān)測(cè)效率更高,監(jiān)測(cè)值與真實(shí)值的相關(guān)系數(shù)R值均在0.85以上,具有良好的相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)研究表明,病害會(huì)對(duì)植物熒光產(chǎn)生影響,可以利用熒光特性參數(shù)Rfd對(duì)植物病害進(jìn)行早期預(yù)警�；诠怆姍z測(cè)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建的植物生長(zhǎng)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以在不損傷葉片的情況下,實(shí)現(xiàn)植物多路信息的快速精準(zhǔn)檢測(cè),具有良好的性能,系統(tǒng)建立的植物生長(zhǎng)信息模型可以反映植物的真實(shí)生長(zhǎng)狀態(tài)。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S432;TP274
【圖文】：

活體植物的葉片含水量，本文擬采用近紅外光測(cè)量法來(lái)實(shí)現(xiàn)植物水分的檢測(cè)，最大限度地減小對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。為提升系統(tǒng)的檢測(cè)效果，需要根據(jù)植物水分吸收的光譜特性，選取合適的近紅外光源。自然光下植物反射光譜特性曲線如圖2-1所示。圖 2-1 植物反射光譜特性曲線Fig.2-1 Plants reflectance spectra characteristic curve由圖2-1可知，葉片水分對(duì)一定波長(zhǎng)的紅外光具有強(qiáng)烈的吸收作用，980nm、1200nm、1450nm及1950nm為水分的紅外吸收峰，其中980nm與1200nm波長(zhǎng)處的吸收率過(guò)小，紅外光不易透過(guò)被測(cè)葉片；1950nm波長(zhǎng)處的吸收率過(guò)大，導(dǎo)致測(cè)量的范圍較窄，一般可用于小范圍的測(cè)量；1450nm波長(zhǎng)的吸收率適中，葉片的反射光譜與含水量在此處的相關(guān)性最為密切，該波長(zhǎng)附近的光譜吸收峰僅反映葉片水分的吸收作用。根據(jù)葉片水分與植物反射光譜特性，本課題最終選用1450nm紅外光LED作為水分檢測(cè)的透射測(cè)量光源

400 450 500 550 600 650 700 圖 2-3 葉綠素的吸收光譜Fig.2-3 Absorption spectrum of chlorophyll熒光激發(fā)光譜與葉綠素吸收光譜近似，可以根據(jù)葉綠素吸發(fā)光源的波長(zhǎng)。由于葉綠素?zé)晒庵饕扇~綠素 a 產(chǎn)生，所波長(zhǎng)時(shí)，只需要考慮葉綠素 a 的吸收光譜。根據(jù)光能在 a 吸收率較低的激光光源，可以降低用于光合作用的吸激發(fā)葉綠素?zé)晒�。定波長(zhǎng)激發(fā)后，葉綠素分子發(fā)射的熒光波長(zhǎng)與熒光強(qiáng)度之射光譜，簡(jiǎn)稱葉綠素?zé)晒夤庾V，如圖 2-4 所示。葉綠素?zé)葿GF）和 600nm 以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)（RF 與 FRF）兩部分組40nm 附近波段存在峰值，其中 680nm 波長(zhǎng)附近葉綠素?zé)删G素 a 產(chǎn)生，740nm 波長(zhǎng)附近葉綠素?zé)晒庥?PSⅠ反應(yīng)中熒光強(qiáng)度100RFFRF

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文法析法主要包括熒光光譜分析法和葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度在各波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；后一種是研解兩種方法的原理，才能正確地選擇符合系統(tǒng)法用光譜儀等分光儀器將熒光按波長(zhǎng)進(jìn)行分光熒光信息的解析。如上節(jié)介紹，植物的葉綠素在內(nèi)的大量生理信息。因此，葉綠素?zé)晒夤庾V面的檢測(cè)。法主要依據(jù)光強(qiáng)、水分、氮肥等影響因素對(duì)光之間建立一種函數(shù)關(guān)系，依靠這種關(guān)系，就能，是一種間接分析技術(shù)，需要通過(guò)建立標(biāo)定模般流程如圖 2-5 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2759601