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作物的氮营养状态可以通过量化叶绿素含量来诊断,然而利用SPAD型叶绿素仪来测定作物叶绿素及氮营养含量时,叶片厚度的差异会对其测量结果产生影响。为消除这种影响需对SPAD型叶绿素仪增加叶片厚度测量功能。本文结合先进传感与精密测试技术、光电检测分析技术、近代植物生理学等多个学科领域,对叶片厚度补偿式叶绿素仪进行了研究。主要研究工作如下:首先,为消除作物叶片厚度差异对SPAD值的影响,进行了厚度补偿式叶绿素仪的研制。建立了厚度补偿后的SPAD′数学模型,设计了叶片装夹测量装置及后续的硬件电路,编写了相应的软件测量程序及上位机界面,实现了厚度及叶绿素的精确测量。其次,为探索叶片厚度对SPAD值估计叶绿素含量的影响,分析了具有厚度差异的水稻和棉花叶片中SPAD值、厚度、叶绿素含量三者的相关关系;为分析仪器的叶绿素含量检测精度、评价厚度补偿后的SPAD′数学模型估读叶绿素含量的能力,对不同生育时期水稻和棉花中补偿前后的SPAD值与叶绿素含量进行相关性分析;为得到最佳测量叶位及测量位置,分析了棉花在不同生育时期中不同叶位不同测量位置的SPAD水平。实验结果表明:较大的叶片厚度会使SPAD值偏大;此研制的仪器在厚度补偿后对叶绿素含量检测精度有明显提高,平均相对误差基本小于1%且厚度补偿后明显较补偿前小,经过厚度补偿的SPAD值与叶绿素含量的相关性较补偿前显著性提高,补偿后的相关系数基本在0.8以上;棉花的最佳叶位与测量位置是倒四叶及叶尖。最后,建立棉花铃期的叶片厚度与SPAD值对叶绿素含量影响的数学回归模型,并进行回归性分析与显著性检验,并对模型预测值与真实值进行分析计算。论文的研究对提高作物施氮水平,实现精细农业提供实验基础和理论依据。