[发明专利]一种苹果树冠层尺度氮含量诊断方法在审

专利信息
申请号: 202010970961.0 申请日: 2020-09-16
公开(公告)号: CN112129709A 公开(公告)日: 2020-12-25
发明(设计)人: 胡田田;陈绍民;何琼;孙光照;张绍武;罗利华 申请(专利权)人: 西北农林科技大学
主分类号: G01N21/25 分类号: G01N21/25;G06N3/04;G06N3/08
代理公司: 北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 11465 代理人: 赵徐平
地址: 712100 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 苹果 树冠 尺度 含量 诊断 方法
【说明书】:

发明公开了一种苹果树冠层尺度氮含量诊断方法,包括以下步骤:采用高光谱仪测定苹果树冠层尺度的反射率;选取苹果树冠层叶片样品;测定苹果树冠层叶片样品全氮含量;利用蒙特卡洛二次检测法识别反射率数据集和全氮含量数据集中的异常样本;反射率数据集预处理;针对所得1326个波段的反射率数据集基于偏最小二乘回归分析过程中潜在变量方法提取变量;采用极限学习机将所提取的变量建立模型;利用建立的模型进行苹果树冠层叶片氮含量的预测。本发明采集冠层尺度光谱信息进行氮素状况诊断,有效避免现有叶片尺度诊断造成的样本随机性带来的误差,诊断结果能够衡量苹果树冠层氮素整体状况。

技术领域

本发明属于苹果栽培技术领域,更具体的说是涉及一种苹果树冠层尺度氮含量诊断方法。

背景技术

我国是苹果种植面积最大的国家,分别占世界种植面积和鲜果产量的45%和49%。氮肥的投入与苹果产量和品质关系密切,加之苹果的经济效益较高也导致种植者大量的投入氮肥。我国苹果园氮肥投入在726-1720kg/ha,平均1220kg/ha,但是氮肥的盲目投入让氮肥利用率低下,较大部分矿质氮进入下层土壤,难以被果树利用。

目前主要以实验室化学分析方法检测植物氮含量,该方法准确度高,但是需要局部破坏性取样,且时效性低。因此,研发一种对苹果树冠层进行快速、无损、准确的氮含量诊断方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种苹果树冠层氮含量诊断方法。

为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种苹果树冠层尺度氮含量诊断方法,包括以下步骤:

(1)采用高光谱仪测定苹果树冠层尺度的反射率;

(2)选取苹果树冠层叶片样品;

(3)测定苹果树冠层叶片样品全氮含量;

(4)利用蒙特卡洛二次检测法识别反射率数据集和全氮含量数据集中的异常样本,利用光谱-理化值共生距离法对剔除异常样本后的反射率数据集划分校正集和验证集;

(5)保留测定反射率数据集中350-1349nm、1451-1800nm波段的数据并采用卷积平滑滤波处理后的一阶导数共1326个波段参与建模;

(6)针对所得1326个波段的反射率数据集基于偏最小二乘回归分析过程中潜在变量方法提取变量;

(7)采用极限学习机将所提取的变量建立模型;

(8)利用建立的模型进行苹果树冠层叶片氮含量的预测。

进一步,步骤(1)-(2)上述高光谱仪的波段范围为350-1850nm,其350-1000nm光谱分辨率为3nm,采样间隔为1.4nm;其1000-1850nm分辨率为10nm,采样间隔为2nm,仪器将采样数据自动插值为1nm间隔,光纤长度1.5m,视场角为25度。

采用上述进一步的有益效果是:该仪器波段范围、光谱分辨率及测样间隔参数能够覆盖及识别苹果树冠层的光谱特征,可以分辨不同冠层氮素含量引起的差异。

进一步,步骤(3)上述测定苹果树冠层叶片样品全氮含量的方法为开氏法。

进一步,上述苹果树冠层叶片样品为苹果树冠层上下部及其四周当年延长枝中部无病虫害及机械损伤的去叶柄成熟叶25片以上,测定前将叶片在105℃条件下杀青30分钟,然后在75℃条件下干燥至恒重。

进一步,步骤(4)上述校正集:验证集的数据对的数量之比为2:1。

采用上述进一步的有益效果是:使验证集具有一定的代表性,提高模型预测精度。

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