氮素营养无损测试技术的研究进展

为模 拟 电信 号 ， 经放 大器 放大 后 再 由 Ａ／ 化为 数 Ｄ转
扰 【 这 些 传统 的测试 手段需 要破坏 性取样 ， 要一 ２ ］ 。 需 定 的专业 性 ， 在测 定 、 数据分 析等 方面耗 费大量 的人 力、 物力 、财力 ， 不可 避免地 使用 具有腐 蚀性 和潜在 危 险 的化 学药 品 ， 时效性差 ， 且 故寻 求一种 陕速 、经
手工测试向精确定量的智能化方向发展。
１ 便携式叶绿素计在作物氮素诊断中的应用
植物 在 可见 光波 段 的反 射率 主要 受 叶绿 素 的影
． ．
业 管理 中结合变量施肥系统发展非常迅 速。利用
高光谱 遥 感技 术 ，可 以快速 精 确地 获 取作 物 生 长状
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Ｖ ｅｂｓ０． ｅｔｌ２ ２ ｇａｅ １２
生 长 与产 量 最 主 要 的 限制 因子 之 一 。尽 管 氮 素在 接指 示植 物 的氮 素含 量 。因此 ，通 过 观察 叶 片颜 色
的变 化 就可 以了解作 物 的氮 营养 状 况 。许 多研 究 发
现 ，植 物 在 ５ ０ｎ ５ ｍ、６ ５ａ 附近 的反 射 率对 叶绿 ７ Байду номын сангаасｍ
态 以及 环境 胁 迫 的各种 信息 ，从 而相 应调 整投 入 物
苎 ＝ 堡 １ ２ 图
Ｃ ａｐ ｌ 等 提 出 了一种 光 谱 反 射率 分 析 算 法 用 于 ｈ ｐ ｅｌ ｅ
评 估 叶 绿 素含 量 ，当植 株 中的 叶绿 素 逐渐 累 积 时 ，
资 施人 量 ，达到 减少 浪费 、增 加产 量 、保 护农 业 资 源 和环 境质 量 的 目的 ，是未 来农 业可 持 续发展 的重
字信号 ， 微处理器 自 动将通过样品的两种光的光密 度 比值 进行 计算 得 到 Ｓ Ａ Ｐ Ｄ值 。使用 该仪 器 测 定具
有简 单 、快速 、非 破坏 性 的特 点 ，近 年 来其 被 广泛 应用 于 小麦 、水 稻 、玉 米等 作 物【 素营 养 诊 断 的氮 ｛ 和 氮肥 推荐 。
要量 ，对作物精确施肥具有重要意义 。
传统 的氮素 营养失调 诊断一 般包括症 状诊 断 、 长 势 长相诊 断 和 叶色诊 断 。症 状 诊 断的方 法通 常 只在 植 株 仅缺 一 种营养 元 素 的状 况 下有 效 ，长 势长相 诊 断没有 固定模 式 ， 用受 到 限制 ， 应 叶色诊 断不 能区分
济、 可靠的氮素营养诊断技术 已成为当务之急。 近年
来， 随着相 关领域 科技 水平 的不 断提 高 ， 素营养诊 氮
断的测试技术正由传统 的实验室常规测试向田间直
接 无 损测 试方 向发展 ，测 试水 平 由定性 或半 定量 的
２ 多光谱遥感测试技术在作物氮素营养诊断中 的应 用
近 年 来 ，高分 辨率 多光 谱 近地 测量 技术 在 作 物 氮 素诊 断 方 面 发 挥 了非 常 重 要 的作 用 ，在 精 确 农
和含 碳化 合 物 ，其 中影 响最 大 的是 叶绿 素 含量 。由 于 叶片 颜 色与 叶 绿素含 量 正相 关【，并 且 叶片 含 氮 ４ ］
量 和 叶绿 素变 化趋 势 相似 【 ，故 常 用 叶绿 素含 量 间 氮 肥是 全 世界 施 用最 多 的化学 肥 料 ，在 世 界农 业 发 展 中 发挥 了 重 要 作 用 ，氮 素 营 养 已成 为 作 物
作 物失 绿是 由于 缺氮 引起 的还 是 由于其 他 因素 的干
检 测植 物 叶片 的 叶绿 素含量 。 其工作 原理 是： 叶绿素 ａ ｂ 可 见光 波段 的红光 区都 有最 大 吸 收峰 ， 和 在 而在 红外 区则 几乎 没 有 。 Ｐ Ｓ ＡＤ采 用双 波 长Ｌ Ｄ光 源 ， Ｅ 一 为 ６０ｒ ｌ 光 Ｌ Ｄ，一 为 ９ ０ｎ 红外 光 Ｌ Ｄ，仪 ５ ｌ 红 ｌ Ｔ Ｅ ４ ｍ Ｅ 器 的光 线接受 系 统为 硅光 二 极管 ，它 将光 信 号转 换
素含 量 比较敏 感 ［，但 单一 波段 的反射 率 易 受生 物 ６ ］ 量 、背景 等 的影 响 ，因而具 体 应用 中 ，常用 两 波段 比值 以提高 叶 绿 素光谱 诊 断 的精度 。
日本 Ｍｉｏｔ公司近 年来 推 出的便 携式 叶绿 素计 ｎｌ ａ （Ｐ Ｓ ＡＤ一０ ｈｏｏ ｈ ｌ Ｍｅｅ） ５ ２ Ｃ ｌｒｐ ｙｌ ｔ ，可 以在 田 间无损 ｒ
粮 食 增 产 方 面 呈 现 出 巨大 的 优 势 作 用 ，但 盲 目增 施 氮肥 和 不 合 理 利 用 也 带 来 了一 系列 不 可 忽 视 的 问题 。过量 施 氮降 低 了氮肥 利 用率 ，同 时也造 成 了 地 表 和地 下 水 体 的严 重污 染 【。迅速 、准确 、非破 ｌ ｊ 坏 性 地 判 断 作 物 氮 素 营 养 状 况 ，进 而确 定 氮 肥 需
要 手段 。
用 这 种 方 法 计 算 的结 果 与 通 过 化 学 分 析 所 得 结果 比较 ，具有 较 好 的一 致性 。 近地面 遥感技术 在作物 氮素营养诊 断 中的应用 ， 可 以提 高农 业资 源 的利用 效率 ，减 少不必 要 的资 源
感 ；数 字 图像
响【。 氮 、 旱等各 种 植物 胁 迫都 会使 作 物 叶片 的 缺 干
光 反 射特 性 发生 改变 ，通 过检 测地 面植 物 冠层 光学
反 射 特性 可 以 了解作 物 的营养 状 况 。叶片 中影 响光 吸收 和光 反射 的主要 物质 是 叶绿 素 、蛋 白质 、水分
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氮 素营养无损测试技术 的研 究进展
于永辉 ，王秀 峰 ，朱 晓天
（ 吉林 省蔬菜 花卉科学研究 院 ，１ ０ ３ ） ３ ０ ３
摘要 ：全面阐述 了氮素营养无损测试技术的研 究进展 ，为快速有效地跟踪和监测作物氮素状况、 制定科 学的施肥管理措施、提高氮素利用效率、合 理利用氮素等提供参考。 关键词 ：氮素营养 ；无损测试 ；叶绿素计 ；遥