基于光谱和成像技术的作物养分生理信息快速检测研究进展_何勇.pdf

第 31 卷 第 3 期 农 业 工 程 学 报 Vol31 No.3 174 2015 年 2 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb. 2015 ·农业信息与电气技术· 基于光谱和成像技术的作物养分生理信息快速检测研究进展 ※ 何 勇，彭继宇，刘 飞 ，张 初，孔汶汶 （浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州 310058 ） 摘 要：该文阐述了应用光谱和成像技术进行作物养分生理信息快速检测的主要研究进展和发展趋势。介绍了光谱和成 像技术的基本原理、常用数据处理方法、建模方法和模型评价指标，重点总结了光谱和成像技术在 5 种常见农作物（水 稻、小麦、油菜、玉米、大豆）的养分生理信息检测中的应用成果和研究进展（主要包括叶绿素类和氮素检测，病虫害、 水分、杂草、重金属、农药胁迫诊断及产量预测等方面），分析了光谱和成像技术在作物生长信息检测的发展趋势。结果 表明，光谱和成像技术能够快速无损获取作物养分生理信息，并能有效地对作物长势和逆境胁迫响应进行动态监测，对 实现农业的精准化、数字化、信息化及智能化管理和作业具有重要意义。 关键词：作物；成像技术；光谱分析；精准农业；养分信息；生理信息；检测 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.03.024 中图分类号：O657.3；S-1 文献标志码：A 文章编号： 1002-6819(2015)-03-0174-16 何 勇，彭继宇，刘 飞，等. 基于光谱和成像技术的作物养分生理信息快速检测研究进展[J]. 农业工程学报，2015， 31(3)：174－189. He Yong, Peng Jiyu, Liu Fei, et al. Critical review of fast detection of crop nutrient and physiological information with spectral and imaging technology [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(3): 174－189. (in Chinese with English abstract) 试剂的使用容易对环境造成污染。作物的光谱特征是环 0 引 言 境因子（生物因子和非生物因子）影响的结果[3]。利用光 随着人与环境的关系越来越紧张，推行由粗放式传 谱和成像技术快速、无损地获取作物的养分生理信息， 统农业到现代化精准农业转化是 21 世纪农业发展重要方 间接预估作物的产量以及监测作物长势与逆境胁迫响 向之一。精准农业技术包含信息获取、信息管理和决策 应，有助于实现农业精准化、数字化、信息化以及智能 及变量作业 3 个部分，其中如何方便、快速、准确、可 化管理作业。 靠地获取作物信息，已经成为实施精准农业最为关键的 本文介绍了光谱和成像技术的基本原理、常用数据 问题[1]。养分生理指标作为作物内部指标，与作物生长的 处理方法、建模方法和模型评价指标，重点总结了光谱 状态以及产量密切相关。如氮、磷、钾、锌等营养元素 和成像技术在 5 种常见农作物（水稻、小麦、油菜、玉 与作物生长状态密切相关，缺少任何一种元素都可能会