給農產品安全檢測和品質分析帶來了極大的便利條件,應加大國產儀器的研發(fā)力度,促進植保、生命科學和森林測量等儀器設備的產業(yè)化發(fā)展。
在種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和食品加工業(yè)等農業(yè)諸多領域中,科學工具始終是支撐農業(yè)科技創(chuàng)新的“倍增器”和“物化法官”,發(fā)揮著重要的作用。過程檢測與控制儀表廣泛用于品種資源庫存、農副產品和飼料加工、漁業(yè)產品保鮮及蔬菜花卉溫室環(huán)境調節(jié)等方面;電子顯微鏡用于動植物組織細胞的觀察; 光學儀器用于農作物和植被精細分類及遙感航測; 分析儀器用于農藥殘留及土壤肥料分析、動物疫病診斷和農產品品質檢測,此外還有氣象儀器、海洋儀器和農機作業(yè)面積測量儀器等。
高光譜遙感與光譜探測儀器在農業(yè)中的應用
從多光譜到高光譜遙感技術,需要儀器的同步發(fā)展。1983 年,美國研制成功世界上第1 臺成像光譜儀。我國高光譜儀的研發(fā)經過了從多波段到成像光譜掃描,從光學機械掃描到面陣推掃的發(fā)展過程。2002年3 月,我國發(fā)射的“神舟三號”飛船搭載了一臺中分辨率成像光譜儀,主要用于海洋、大氣和陸地產品反演。2007 年10 月,我國發(fā)射的“嫦娥一號”探月衛(wèi)星搭載的干涉成像光譜儀用于完成月球表面物質類型的分析。2008 年9 月,西安光機所研制的超光譜成像儀通過環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星———“HJ-1-A 衛(wèi)星”發(fā)射升空,用于土地沙化、鹽堿化和石漠化監(jiān)測,植樹造林及退耕還林效果評估,農業(yè)估產和病蟲害監(jiān)測等。
高光譜遙感在作物生長監(jiān)測中的應用
作物的長勢情況通過其生理特征體現(xiàn),而生理特征又決定了作物對光吸收、透射和反射的變化,由此可以根據(jù)光譜的差異監(jiān)測作物的生長狀況。植株水分、礦物質含量、葉綠素濃度和葉面積指數(shù)等這些反映作物生長狀況的主要生理生化參數(shù),在作物不同的生長階段均有差異。綠色植物對光譜的反射特征,可見光波段受葉綠素等各種色素影響,有強的吸收帶;近紅外波段由葉片水分狀況起作用,有強的反射峰。利用遙感可以估算作物的覆蓋度和葉面積指數(shù),而植被指數(shù)與作物分布密度呈線性相關關系,其大小由作物的覆蓋度和葉面積指數(shù)等參數(shù)決定,因而高光譜遙感可以利用植被指數(shù)進行作物長勢監(jiān)測分析。
高光譜遙感技術對植被葉綠素含量的監(jiān)測從葉片級別發(fā)展到冠層級別,光譜植被指數(shù)需要進行修正。建立反射特征光譜與葉綠素含量間的關系,將有助于便攜式光譜儀的研發(fā)及其性能的改進,并為衛(wèi)星遙感監(jiān)測植被葉綠素含量的變化提供依據(jù)。李歡通過實驗室測量與田間觀測試驗,用手持式野外地物光譜儀獲得了柑桔在新梢萌發(fā)生長期、開花坐果期、果實膨大成熟期和花芽分化期等物候期的冠層反射光譜特征,對光譜反射率、微分光譜與葉綠素含量進行了相關分析。張金恒等對水稻葉片吸收、透射和反射光譜曲線及一階導數(shù)光譜曲線進行了比較,利用回歸分析發(fā)現(xiàn)了估測葉綠素a 和葉綠素b 含量的光譜透射率線性模型實際發(fā)生波段位置。