精细农业是21世纪农业发展的一个重要方向,将推动粗放型农业向知识型、技术型的现代农业转变,中国作为农业大国,实施精细农业的前提和难点是农田信息的采集与处理。变量施肥的主要目的是使投入产出最优化,使作物产量达到最高,同时使环境受到的污染最小。我国化肥施用的突出问题是结构不合理,化肥利用率低,为提高化肥利用率,提高作物产量,对变量施肥的研究刻不容缓。变量施肥技术可作用于作物的整个生长过程,主要包括对土壤的各种信息的采集,对作物各生长阶段营养元素含量信息的采集,实施变量施肥和绘制产量信息图等。 本课题的研究主要是利用多光谱传感技术,通过农作物在绿、红和近红外光谱波段的反射率信息,对油菜的含氮量进行检测。 主要的研究及成果如下: 1.氮肥是影响油菜生长的主要营养元素之一,本文针对现阶段的情况,提出了一种新型的田间油菜氮含量快速测试方法,与传统的测试方法相比,它具有无损检测、实时信息采集及处理等特点。 2.通过可行性研究,设计相应的试验方案,并根据预试验确定合适的试验设备。 3.研究了油菜氮含量和SPAD值之间的关系,结果表明油菜氮含量与其SPAD之间存在线性关系,且相关系数可达0.864. 4.通常情况下,相近氮含量的叶片,其反射率值由于受到拍摄时的光线影响,差别很大。为了消除不同时段的光线对作物叶片反射率值的影响,这里采用了一个自制的标定板,建立起一个能随时随地进行校正的系统。该系统提高了利用多光谱传感技术对油菜氮含量水平进行检测的可行性。在相应设备的支持下,建立了一个能进行时实信息采集和处理的试验平台。 5.通过对油菜冠层反射率与其叶绿素值的相关性研究,发现油菜的SPAD值与其NDVI、GNDVI和IR/Gn的值均呈线性关系,且相关系数分别为0.94、0.94和0.92。 6.在利用多光谱成像仪(3CCD)进行拍摄过程中,为了消除土壤背景色对整个作物反射率测试的影响,利用MATLAB中的图像处理技术对图片进行背景分离和数据分析,并利用MATLAB开发了相应的处理软件。