氮素营养无损测试技术的研究进展
作物氮素诊断技术的研究综述
作物氮素诊断技术的研究综述
冯伟;王永华;谢迎新;康国章;朱云集;郭天财
【期刊名称】《中国农学通报》
【年(卷),期】2008(24)11
【摘要】氮素是作物生长发育和产量品质形成所必需的营养元素。
本文在简述研究背景和作物氮素营养监测与诊断技术需求的基础上,介绍了作物氮素营养监测技术的发展历程及发展趋势,综述了作物氮素营养诊断技术的国内外研究进展,指出快速、无损、准确地监测作物氮素状况,对于农业生产可持续发展和生态环境保护具有重要意义。
【总页数】7页(P179-185)
【关键词】作物;氮素营养;诊断技术
【作者】冯伟;王永华;谢迎新;康国章;朱云集;郭天财
【作者单位】河南农业大学/国家小麦工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】S5
【相关文献】
1.氮素营养诊断技术在我国园艺作物上的应用现状 [J], 万春雁;糜林;李金凤;霍恒志;陈雪平
2.高光谱遥感技术在作物水分和氮素光谱诊断上的研究进展 [J], 吴运凯;董志江;梁惠平
3.我国北方地区几种主要作物氮营养诊断及追肥推荐研究Ⅳ.冬小麦-夏玉米轮作制度下氮素诊断及追肥推荐的研究 [J], 李志宏
4.光谱分析技术在作物氮素诊断上的应用研究进展 [J], 栗方亮;孔庆波;张青
5.计算机视觉技术在农作物氮素营养诊断上的应用研究进展 [J], 刘洪见;郑丽敏;廖树华;朱虹;李永宾
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氮素营养诊断技术在我国园艺作物上的应用现状
园艺作 物生产 中ｕ 。
１ １ 叶 色诊 断 法 ．
叶色是植物氮素营养状况 的外 在表现 ， 其变化基本 能反
映植物的氮 素营养水平 。从 ３ ０多年前 的《 ０ 沈氏农 书》 关于 对水稻进行 叶色诊断追肥到现 在 ， 叶色诊 断氮素营 养的方法 已逐渐发展成熟 。在传统 的园艺作物生产 中， 绝大多数农 民都是通过观察植株的叶色并结合 自身经验决定是 否追施氮 肥 。如苹果缺氮表现为叶小淡绿 ， 老叶枯黄 、 红或紫色 ， 落 ； 早
西红 柿 缺 氮则 表 现 为 叶 浅 绿 ， 部 叶 变 黄 干枯 等 。 下 １２ 植 株 全 氮诊 断 ．
由于氮在土壤 中的淋洗作用 ， 过多施用 氮肥易造 成地下水 的
污染 ， 满足 不了我国 以高产 、 优质 、 环境友好 和资源高效为 目 标的可持续发展农业 的需要 。传 统的氮素营养诊断方法大都 基于土壤和植物组织 的实验室分析 ， 取样 、 在 测定 、 数据分析 等方面需要耗 费大 量的人力 、 物力 ， 且时效性差 ， 不利于推广 运用 。随着科学技术 的不 断发展 ， 国内外学者研 发出一系列 快速 、 简单 、 准确 的测试 技术 ， 在农作 物生产 中得到 了广泛 的 应用 。我 国的氮素营养诊 断研究 起步较 晚， 目前 已在 但 营养诊 断技术 研究 和 大 田作物水稻 、 小麦、 花 、 米等 棉 玉
收稿 日期 ：０ １— ５— ３ ２１ ０ ０
张 明福等根据上年柑橘 营养诊断结果 ， 采用配方施 肥 的 方式对果园实行施肥 ， 其单株用肥 成本与株 产的 比值平均 使 提高 了 ６ ． ％ ４ ３ 。丘山等在前人试 验的基础上发 现了 １ 种 新 的柑橘氮素测定方式 ， 即用气提法代替蒸馏法 ， 获得了满意 的效果 ， 电 ９ ％ 以上 。李辉桃 等 。 研 究 了红富士苹 节 ０ ¨ 果施用氮磷钾化肥的效果 。通过旱地果 园的土壤营养测定和
基于无人机遥感的作物氮素营养诊断研究
多施用的氮肥不但不能增加产量，还会污染大气、水源，降低农民收益！
• 2015年，农业部印发《到2020年化肥使用零增长行动方案》 • 2016，作为科技部设立的第一批重点研发项目，“化学肥料和
农药减施增效综合技术研发”专项启动 • 2019年中央一号文件《中共中央、国务院关于坚持农业农村优
先发展做好“三农”工作的若干意见》中提出“开展农业节肥 节药行动，实现化肥农药使用量负增长”
析
陈鹏飞*,李刚,石雅娇,徐志涛,杨粉团,曹庆军.一款无人机高光谱传感器的验证及其在玉米叶面积指数反演中的应 用.中国农业科学,2018,51(8):1464-1474.
V11 stage
S1-S2 stage
N application rate
推扫成像：几何校正 是难点，需要配合高 精度的定位定姿系统， 经过复杂计算
画幅成像：不同波段 成像有时间差，其获 取数据处理的难点在 于光谱信息的校正
S185 vs 地物光谱仪
光谱曲线波形相似 度
整个生育期的变化 趋势
S185光谱反射与 地物光谱仪光谱 反射率之间的相
诊 断 方 法
作物自身养分指标测定：氮素/叶绿素浓度（单位干物质含氮、叶绿 素量）、氮素/叶绿素累积量（单位土地面积含氮、叶绿素总量）、 生物量、叶面积指数、氮素营养指数等。
与正常植株相比，作物氮素营养缺乏时，其自身生理、生化参数 发生一系列改变，这些参数能及时、真实反映作物氮素营养状况！
干
叶
60
关关系
基于S185曲线估测红边位 置与基于地物光谱仪曲线 估测红边位置的相关性与
差异
基于S185光谱曲线与地物光谱 仪光谱曲线计算常见光谱指数
在整个生育期间的相关性
氮素营养诊断技术的发展及其在冬油菜上的应用
氮素营养诊断技术的发展及其在冬油菜上的应用近年来，由于氮素营养诊断技术在农业生产中的重要作用，得到了越来越多的关注。
在营养诊断技术发展的历史背景下，本文主要介绍了氮素营养诊断技术的原理、研究进展与实践应用，并就氮素营养诊断技术在冬油菜栽培中的应用进行了探讨。
研究表明，采用氮素营养诊断技术，可以改善土壤营养状况，提高冬油菜的品质和产量，进而提高农民的经济收入。
本文还就氮素营养诊断技术在未来发展中潜在的产业应用等方面进行了简要介绍，提出了相应的建议，以期发挥氮素营养诊断技术在农业生产中的更大价值。
关键词：氮素营养诊断技术；冬油菜；营养状况；产业应用1言近年来，随着环境污染的不断加剧，土壤污染已成为世界各地的普遍问题。
农业生产也受到土壤污染的严重侵害，影响着农作物的生长发育，从而降低农作物的产量和品质。
因此，科学有效地管理土壤营养，以提高农作物的产量与质量，已经变得越来越重要。
为此，氮素营养诊断技术作为一种新兴的技术手段，给农业生产带来了巨大的福音。
2素营养诊断技术的发展历史和原理氮素营养诊断技术是通过测定植物真菌代谢物（例如脲醛酸）含量，来诊断土壤氮素含量，而实现土壤施肥的有效管理，也可以称为“植物代谢快速鉴定法”。
近年来，氮素营养诊断技术的研究有了长足的发展，越来越多的研究也开始运用这一技术来检测土壤中的氮素含量，以促进农业的可持续发展。
3素营养诊断技术的实践应用(1)油菜栽培采用氮素营养诊断技术学者科研发现，在冬油菜栽培中，采用氮素营养诊断技术，可以改善土壤营养状况，提高冬油菜的品质和产量，进而提高农民的经济收入。
具体来说，该技术的使用可以帮助农民掌握土壤的氮素含量和分布情况，掌握不同地段土壤的施肥量，从而提升冬油菜栽培的效率。
(2)素营养诊断技术在其他农作物中的应用氮素营养诊断技术还可以应用于其他农作物。
例如，采用该技术可以帮助苹果栽培者掌握土壤氮素含量，从而在发育阶段选择性施肥，提高树冠发育和果实品质。
马铃薯氮素诊断研究进展
马铃薯氮素诊断研究进展目录1. 马铃薯氮素诊断研究概述 (2)1.1 马铃薯氮素营养的重要性 (3)1.2 氮素诊断方法概述 (4)1.3 国内外研究现状分析 (5)2. 马铃薯氮素吸收与利用研究 (6)2.1 马铃薯氮素吸收机制 (8)2.2 马铃薯氮素利用效率 (9)2.3 影响氮素吸收与利用的因素 (10)3. 马铃薯氮素诊断模型与方法 (12)3.1 基于土壤氮素含量的诊断模型 (13)3.2 基于叶片氮素含量的诊断模型 (15)3.3 基于植物生理指标的氮素诊断方法 (16)3.4 基于遥感技术的氮素诊断技术 (17)4. 马铃薯氮素诊断技术与应用 (18)4.1 传统氮素诊断技术的应用 (20)4.2 现代氮素诊断技术的应用 (21)4.3 氮素诊断技术在马铃薯生产中的应用效果 (23)5. 马铃薯氮素诊断存在的问题与挑战 (24)5.1 诊断方法准确性不足 (25)5.2 诊断技术适用性有限 (27)5.3 氮素管理策略的优化 (28)6. 马铃薯氮素诊断研究展望 (29)6.1 新型氮素诊断技术的发展趋势 (30)6.2 氮素诊断与精准农业的结合 (32)6.3 氮素管理技术的创新与应用 (33)1. 马铃薯氮素诊断研究概述马铃薯作为全球重要的粮食作物之一，其氮素营养管理对提高产量和品质至关重要。
氮素是马铃薯生长过程中需求量最大的营养元素，对植株的生长发育、块茎的形成和品质都有显著影响。
然而，由于氮素过量或不足都会导致马铃薯生长不良，甚至减产，因此准确诊断马铃薯氮素状况，实现氮肥的合理施用，对提高马铃薯生产效益和环境保护具有重要意义。
氮素生理机制研究：通过研究马铃薯对氮素的吸收、转运、分配和利用等生理过程，揭示氮素在马铃薯生长发育中的生理机制。
氮素形态分析研究：采用化学分析方法、分子生物学技术等手段，分析马铃薯体内氮素的形态转化和动态变化规律。
氮素诊断模型构建：基于氮素生理机制和形态分析研究成果，构建马铃薯氮素诊断模型，为氮肥施用提供科学依据。
基于高光谱信息的橡胶树叶片氮素营养快速检测技术研究解读
基于高光谱信息的橡胶树叶片氮素营养快速检测技术研究英文题名 RaPid Detection of Nitrogen Content in Rubber Leaves Based on Hyperspectra Data 关键词橡胶树叶片; 氮; 光谱; 植被指数; 选点方法; PLSR模型; 预测; 英文关键词 Leaf of Hevra brasiliensis; Nitrogen; Spectrum; Vegetation index; Selected points method; Models （PLSR）; Predict; 中文摘要氮素是橡胶树最重要的营养元素之一,与橡胶树的生长、产量有着密切的相关。
适时、快速且准确测定橡胶树叶片氮含量对橡胶树营养状况评价、产量估测以及实施变量施肥具有重要意义。
本文通过分析橡胶树叶片氮素光谱特征、建立预测模型,快速、准确测定叶片氮含量,为橡胶树氮素营养遥感监测提供理论依据。
使用美国ASD光谱仪以及高密度植被探头采集橡胶树叶片光谱信息,并测定叶片全氮含量。
通过分析光谱曲线,了解橡胶树叶片反射、吸收以及编码特征；分析叶片反射光谱与氮含量的关系,确定橡胶树叶片氮素敏感波段,确定估算叶片氮含量的最佳比值植被指数；以导数光谱数据提取橡胶树叶片“三边”特征,并分析其与叶片氮含量的关系；利用反射率、吸光度、导数光谱为信息源,通过不同方法选择建模样品,建立PLSR模型,并评价模型。
结论如下：(1)橡胶树叶片具有明显区别于去离子水以及土壤的“峰”与“谷”的光谱特征；反射光谱在465nm、538nm、663nm、730nm以及700-1300nm等处与叶片氮含量具有较高的相关性,相关性达到极显著水平；730nm处反射率与叶片氮含量相关系数达0.8422极显著水平；确定反映橡胶树叶片氮含量的最佳比值植被R... 英文摘要 Nitrogen is one of the most important nutrients of rubber tree (Hevea brasiliensis), which is closely related with the growth and yield of rubber tree. Real 摘要4-5 Abstract 5-6 目录 7-9 1 前言 9-15 1.1 研究目的意义 9-10 1.2 作物氮素营养诊断方法 10-11 1.2.1 化学诊断 10 1.2.2 外观诊断法 10 1.2.3 叶绿素计诊断法 10-11 1.2.4 计算机视觉技术 11 1.3 基于光谱分析的检测技术 11-13 1.3.1 光谱分析 11-12 1.3.2 光谱分析技术在农产品上的应用12 1.3.3 光谱分析技术在土壤中的应用12 1.3.4 光谱分析技术在植物鲜叶上的应用 12-13 1.4 高光谱遥感在作物氮监测上的应用 13-15 1.4.1 高光谱遥感基本原理 13 1.4.2 高光谱遥感作物氮营养监测上的应用 13-15 2 研究内容与方法 15-20 2.1 技术路线 15 2.2 研究内容 15-16 2.2.1 橡胶树叶片氮素光谱特征15 2.2.2 橡胶树叶片氮素快速检测 15-16 2.3 试验设计与材料 16 2.4 测试方法 16-20 2.4.1 光谱仪介绍 16 2.4.2 光谱仪器参数设置 16-17 2.4.3 光谱采集 17-18 2.4.4 化学分析18-20 3 橡胶树叶片光谱特征 20-38 3.1 橡胶树叶片光谱反射与吸收特征 20-24 3.1.1 橡胶树叶片光谱反射特征 20-21 3.1.2 橡胶树叶片光谱吸收特征 21-23 3.1.3 橡胶树叶片高光谱编码特征 23-24 3.2 橡胶树叶片氮素光谱特征 24-32 3.2.1 橡胶树叶片氮含量与反射光谱的关系 24-26 3.2.2 橡胶树叶片氮含量与反射光谱参数的关系 26-28 3.2.3 橡胶树叶片氮含量与最佳比值植被指数 28-31 3.2.4 讨论 31-32 3.3 橡胶树叶片微分光谱特征 32-38 3.3.1 微分光谱 32-33 3.3.2 橡胶树叶片氮含量与微分光谱的相关性 33-34 3.3.3 橡胶树叶片氮含量与"三边变量"的关系 34-37 3.3.4 讨论 37-38 4 橡胶树叶片氮素光谱模型 38-49 4.1 建模方法 38-40 4.1.1 建模基本技术路线 38 4.1.2 开源策略与主成分网格选点 38-39 4.1.3 偏最小二乘法(PLSR)39-40 4.2 橡胶树叶片氮素光谱模型的建立 40-43 4.2.1 光谱数据预处理 40 4.2.2 选点方法 40-41 4.2.3 PLSR模型成分数的确定 41-42 4.2.4 模型的建立 42-43 4.3 橡胶树叶片氮素光谱模型比较 43-47 4.3.1 不同光谱信息模型的PLS成分数比较 43-44 4.3.2 不同光谱信息模型预测能力比较 44-46 4.3.3 不同选点方法建立的导数光谱模型比较 46-47 4.4 讨论 47-49 5 结论 49-50 参考文献 50-56 3.1.2 橡胶树叶片光谱吸收特征 21-23 3.1.3 橡胶树叶片高光谱编码特征 23-24 3.2 橡胶树叶片氮素光谱特征 24-32 3.2.1 橡胶树叶片氮含量与反射光谱的关系 24-26 3.2.2 橡胶树叶片氮含量与反射光谱参数的关系 26-28 3.2.3 橡胶树叶片氮含量与最佳比值植被指数 28-31 3.2.4 讨论 31-32 3.3 橡胶树叶片微分光谱特征 32-38 3.3.1 微分光谱 32-33 3.3.2 橡胶树叶片氮含量与微分光谱的相关性 33-34 3.3.3 橡胶树叶片氮含量与"三边变量"的关系 34-37 3.3.4 讨论 37-38 4 橡胶树叶片氮素光谱模型 38-49 4.1 建模方法 38-40 4.1.1 建模基本技术路线 38 4.1.2 开源策略与主成分网格选点 38-39 4.1.3 偏最小二乘法(PLSR)39-40 4.2 橡胶树叶片氮素光谱模型的建立 40-43 4.2.1 光谱数据预处理 40 4.2.2 选点方法 40-41 4.2.3 PLSR模型成分数的确定 41-42 4.2.4 模型的建立 42-43 4.3 橡胶树叶片氮素光谱模型比较 43-47 4.3.1 不同光谱信息模型的PLS成分数比较 43-44 4.3.2 不同光谱信息模型预测能力比较 44-46 4.3.3 不同选点方法建立的导数光谱模型比较 46-47 4.4 讨论 47-49 5 结论 49-50 参考文献 50-56 3.1.2 橡胶树叶片光谱吸收特征 21-23 3.1.3 橡胶树叶片高光谱编码特征 23-24 3.2 橡胶树叶片氮素光谱特征 24-32 3.2.1 橡胶树叶片氮含量与反射光谱的关系 24-26 3.2.2 橡胶树叶片氮含量与反射光谱参数的关系 26-28 3.2.3 橡胶树叶片氮含量与最佳比值植被指数 28-31 3.2.4 讨论 31-32 3.3 橡胶树叶片微分光谱特征 32-38 3.3.1 微分光谱 32-33 3.3.2 橡胶树叶片氮含量与微分光谱的相关性 33-34 3.3.3 橡胶树叶片氮含量与"三边变量"的关系 34-37 3.3.4 讨论 37-38 4 橡胶树叶片氮素光谱模型 38-49 4.1 建模方法 38-40 4.1.1 建模基本技术路线 38 4.1.2 开源策略与主成分网格选点 38-39 4.1.3 偏最小二乘法(PLSR)39-40 4.2 橡胶树叶片氮素光谱模型的建立 40-43 4.2.1 光谱数据预处理 40 4.2.2 选点方法 40-41 4.2.3 PLSR模型成分数的确定 41-42 4.2.4 模型的建立 42-43 4.3 橡胶树叶片氮素光谱模型比较 43-47 4.3.1 不同光谱信息模型的PLS成分数比较 43-44 4.3.2 不同光谱信息模型预测能力比较 44-46 4.3.3 不同选点方法建立的导数光谱模型比较 46-47 4.4 讨论 47-49 5 结论 49-50 参考文献 50-56。
浅谈植物氮素营养诊断与防治
作物氮素营养的诊断方法与防治卢未兰国土资源与环境学院资环081摘要：氮素是作物生长发育和产量形成所必需的营养元素。
作物在适量的氮素供应下才能保持健康的生长发育。
本文在简述氮素的营养功能，缺氮及氮素过多表现同时，提出当前的一些氮素诊断方法，针对诊断结果给出相应防治措施，对于农业可持续发展和生态环境保护具有重要意义。
关键字：氮素营养、诊断方法、措施引言俗话说得好：“庄稼一枝花，全靠肥当家。
”可见肥料在农业中的作用巨大。
其中氮素是作物生长发育不可缺少的营养元素之一，在作物体内全氮含量约为干重的0、3%~5、0%[1]。
氮素是作物体内许多重要有机化合物的组分，如蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素、生物碱等。
还是遗传物质的基础[2]。
在生产中，缺氮时，作物地上部和根系生长都显著受到抑制，繁殖器官的形成发育也受到限制，植株提前成熟，种子和果实小而不充实，显著影响作物的产量和品质。
相反地，增施氮肥可以提高作物产量和改善作物产品品质[3、4]，因此氮肥投入量逐年增加。
随着氮肥施用的大量增加，氮肥利用率逐渐降低，而损失的氮素大部分进入地下水和地表水，造成地下水和地表水中硝态氮不断增加，从而引起水体富营养化，造成一系列环境问题如水资源和水产资源遭受到严重破坏，随着使用价值降低，水处理的成本提高，甚至会威胁人类的健康[5、6]。
因此，了解作物的氮素状况和诊断养分的丰缺程度，据此来指导我们合理施肥，进行科学的施肥管理措施，既在合理利用资源的同时，提高了作物产量、改善品质，在保护环境上也有重要意义。
本文就氮素营养及诊断方法做出简要介绍，供大家参考。
1氮素的营养功能及吸收氮素的营养功能主要包括四个方面：蛋白质的重要组分；核酸和核蛋白的成分；叶绿素的组分元素；还是许多酶的组分，例如张洋等[7]研究得出：不施氮处理，子粒产量、硝酸还原酶的活性、叶水势、叶绿素含量明显降低，而施氮后明显提高。
植物吸收利用的氮素主要是铵态氮和硝态氮。
高光谱技术在水稻氮素营养诊断中的应用研究
高光谱技术在水稻氮素营养诊断中的应用研究
高光谱技术是一种快速、无损的遥感技术，可以获取物体的光谱信息。
在水稻氮素营养诊断中的应用研究中，高光谱技术可以用来获取水稻叶片的光谱信息，进而分析水稻的氮素营养状态。
首先，高光谱技术可以通过测量水稻叶片的光谱反射率来获得丰富的光谱数据。
这些数据可以包括红外辐射、可见光和近红外光等不同波段的反射率。
通过分析这些光谱数据，可以获得水稻叶片中不同波段的反射率之间的关系，进而得到水稻的氮素营养信息。
其次，高光谱技术可以通过光谱指数来评估水稻氮素营养状况。
光谱指数是通过使用不同波段之间的光谱信息计算得出的指标，可以用来反映水稻叶片中氮素含量的情况。
一些常用的光谱指数，如归一化植被指数（NDVI）、倒数反射率指数（RDI）等，可以通过高光谱技术来计算和应用。
通过这些光谱指数，可以对水稻的氮素营养状况进行定量评估。
最后，高光谱技术还可以结合机器学习算法进行水稻氮素营养诊断。
通过收集大量水稻样本的光谱数据和氮素含量数据，可以建立预测模型，用以预测水稻氮素含量。
这些模型可以包括随机森林、支持向量机、人工神经网络等机器学习算法。
这些模型可以通过高光谱数据进行训练和验证，从而实现对水稻氮素营养状态的快速、准确诊断。
总的来说，高光谱技术在水稻氮素营养诊断中的应用研究可以
通过获取水稻叶片的光谱信息，计算光谱指数和建立预测模型来评估水稻的氮素营养状况。
这种技术可以实现非接触式、高效率的氮素营养诊断，为水稻生产提供科学依据和技术支持。
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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
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
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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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 ｍ
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
Ｖｅ ｅ ａ ｌ ｓ ２ １ ． ｇ ｔｂｅ ０ ２２
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
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
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
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
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
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
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
４６ ． ．
Ｖ ｅｂｓ０． ｅｔｌ２ ２ ｇａｅ １２
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 。
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
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