[发明专利]一种基于光谱的烤烟成熟度田间快速判断方法

说明书

技术领域

本发明属于烟草种植技术领域，具体涉及一种基于光谱的烤烟成熟度田间快速判断方法。

背景技术

烟叶成熟度是影响烤烟质量的核心要素之一，烤烟生产中快速、准确判断田间烟叶成熟度对适时采收和科学调制具有重要意义。

目前，国内外在烟叶成熟采收时所采用的方法不尽相同。美国通过提前1周采摘烟叶样品进行化学成分分析，以此来判断烟叶是否成熟；津巴布韦则根据烟叶成熟时彩色图片颜色、烤房试验及抽屉试验的量化指标来判断烤烟成熟度；日本则采用比色卡比色的方法来判断。Nolte等学者也曾提出用烤烟叶片电导率诊断法来判断烟叶成熟度。

在国内烤烟生产上，主要采用叶片外观特征结合叶龄的方法，如根据不同成熟度烟叶的外观特征、茎叶夹角、适熟烟叶采收叶龄来判别烤烟的成熟度，但这些方法在应用时存在外观描述的含糊性、经验性及主观性问题。

近年来，随着农业生物信息技术的发展，相关技术在烤烟长势监测、估产和预测品质上曾有一些报道。李向阳等选取室内光谱红边参数反演出相应的叶绿素含量估测烤烟叶片成熟度，并用光谱反射率预测烤烟叶片烟碱含量；李佛林等研究提出基于SPAD(soil plant analysis development，SPAD)的成熟度判别TMDSPADV模型，且发现不同成熟度鲜烟叶的差异主要表现在叶绿素含量上；汪强等在TMDSPADV模型基础上建立了基于计算机视觉技术的烟叶成熟度判定方法。

现有的研究表明，单一波段反射率易受生物量、土壤背景等环境因子的影响，如SPAD仪在生产上应用时受到作物品种、生育期、环境条件等的影响较大；随着高光谱技术的兴起，利用光多波段组合可以提高叶绿素光谱诊断的精度。高光谱植被指数反射信息大、外部因子影响小，有利于消除土壤亮度、色度、大气和地形地貌的影响，使其对植被参数的估计更为精确，广泛应用于水稻、小麦、大豆等作物的品质与产量监测，但其在烟草上的研究却鲜有报道，而有关运用光谱植被指数监测烟叶成熟度的研究更少见报道。

发明内容

为了克服现有的烤烟成熟度判断方法在应用时存在外观描述含糊性、经验性及主观性等缺点，本发明的目的在于提供一种基于光谱的烤烟成熟度田间快速判断方法，该方法是基于不同成熟度烤烟鲜烟叶光谱反射率特性、相应叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量、类叶比及其与光谱植被指数间的相关关系，构建基于光谱植被指数的烟叶成熟度监测模型，为建立烤烟生产上烟叶成熟度鉴别的定量化方法提供依据。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于光谱的烤烟成熟度田间快速判断方法，包括以下步骤：

测定烤烟叶片在1100nm和660nm的光谱反射率，计算烤烟叶片在这两个波长的光谱反射率之比R₁₁₀₀/R₆₆₀，以R₁₁₀₀/R₆₆₀到表1中查找对应的烤烟叶片成熟度；

表1  烤烟鲜烟叶成熟度的判别

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本发明的方法利用高光谱对烤烟成熟度进行判断。首先利用多波段组合可以提高叶绿素光谱诊断的精度，且高光谱植被指数反射信息大、外部因子影响小，有利于消除土壤亮度、色度、大气和地形地貌的影响，使其对植被参数的估计更为精确，另本发明能够从烤烟内在化学成分对其成熟度进行判断，快速，准确，值得在生产推广应用。

附图说明

图1是不同成熟度的鲜烟叶的光谱反射曲线图。

图2是烟叶叶绿素含量与比值植被指数的定量关系示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

试验于2010-2011年在广东省韶关市始兴县马市镇进行，供试烤烟品种K326，试验地前茬为水稻，土壤为紫色土，pH5.35，有机质质量分数2.64%，全氮质量分数0.105%，全磷质量分数0.158%，全钾质量分数2.79%，碱解氮142.88mg·kg^-1，速效磷16.1mg·kg^-1，速效钾72.4mg·kg^-1。

试验设置2种施肥模式：SPAD仪指导的烤烟实时氮肥管理模式(RTNM施肥法)和当地农民习惯施肥法，RTNM施肥法共施纯氮110kg/hm²，农民习惯施肥法共施纯氮165kg/hm²，具体施用方法参照表2。