【摘要】：近年來,隨著我國農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展,因農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不科學(xué)所帶來的土壤肥力下降、環(huán)境污染及農(nóng)藥殘留等問題也逐漸凸顯出來,如何合理利用資源,降低生產(chǎn)成本,成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點。論文從植物熒光探測入手,對植物生長信息與光電檢測信號的關(guān)聯(lián)性進行研究,設(shè)計一套能夠快速精確檢測植物生長信息的系統(tǒng),為精細化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更準確的植物信息數(shù)據(jù)。論文在分析比對國內(nèi)外植物信息檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了采用近紅外法檢測植物水分、葉綠素相對含量法(SPAD)檢測植物葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈴姸确z測植物氮肥含量、葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)檢測植物病害,根據(jù)各自信息的檢測原理及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特點,設(shè)計了包含傳感器檢測、微控制單元(MCU)、無線通訊(Wi-Fi)、分析模型、數(shù)據(jù)庫與瀏覽網(wǎng)頁(Web)等模塊組成的植物生長信息監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了多路植物信息的快速精確檢測。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,驗證了模型的準確性。通過葉綠素含量、水分及氮肥含量的標定及檢測實驗,建立了完整的植物生長信息監(jiān)測模型,并通過重復(fù)性與穩(wěn)定性實驗分析了系統(tǒng)的準確性。實驗結(jié)果表明,所設(shè)計的系統(tǒng)是可靠的,系統(tǒng)的監(jiān)測效率比傳統(tǒng)方法的監(jiān)測效率更高,監(jiān)測值與真實值的相關(guān)系數(shù)R值均在0.85以上,具有良好的相關(guān)性。實驗研究表明,病害會對植物熒光產(chǎn)生影響,可以利用熒光特性參數(shù)Rfd對植物病害進行早期預(yù)警�；诠怆姍z測技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建的植物生長信息監(jiān)測系統(tǒng)可以在不損傷葉片的情況下,實現(xiàn)植物多路信息的快速精準檢測,具有良好的性能,系統(tǒng)建立的植物生長信息模型可以反映植物的真實生長狀態(tài)。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S432;TP274
【圖文】：

活體植物的葉片含水量，本文擬采用近紅外光測量法來實現(xiàn)植物水分的檢測，最大限度地減小對植物生長的影響。為提升系統(tǒng)的檢測效果，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，葉片水分對一定波長的紅外光具有強烈的吸收作用，980nm、1200nm、1450nm及1950nm為水分的紅外吸收峰，其中980nm與1200nm波長處的吸收率過小，紅外光不易透過被測葉片；1950nm波長處的吸收率過大，導(dǎo)致測量的范圍較窄，一般可用于小范圍的測量；1450nm波長的吸收率適中，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作為水分檢測的透射測量光源

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。由于葉綠素?zé)晒庵饕扇~綠素 a 產(chǎn)生，所波長時，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�。定波長激發(fā)后，葉綠素分子發(fā)射的熒光波長與熒光強度之射光譜，簡稱葉綠素?zé)晒夤庾V，如圖 2-4 所示。葉綠素?zé)葿GF）和 600nm 以上的長波長（RF 與 FRF）兩部分組40nm 附近波段存在峰值，其中 680nm 波長附近葉綠素?zé)删G素 a 產(chǎn)生，740nm 波長附近葉綠素?zé)晒庥?PSⅠ反應(yīng)中熒光強度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)晒鈴姸仍诟鞑ㄩL區(qū)間內(nèi)的對應(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進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。法主要依據(jù)光強、水分、氮肥等影響因素對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)，需要通過建立標定模般流程如圖 2-5 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2759601