冠层反射光谱测量中主动光源光谱稳定性控制

结合自主研发的冠层反射光谱测量装置,对装置主动光源采用的波长730 nm和810 nm两种窄带LED的光谱稳定性进行了研究。实验结果表明:两种LED在未加特殊控制、按照测量要求高频脉动点亮时,结温均显著升高,造成光源光谱峰值波长的线性红移和发光强度的线性降低,严重影响测量装置测量结果的稳定性和可靠性。提出了一种间歇式脉动驱动LED的方法,该驱动方法使LED工作时结温的升高幅度保持在2℃以内,峰值波长的波动小于1 nm。最后该驱动方法被嵌入到反射光谱测量装置中,进行了室内及田间稳定性测试实验,反射光谱响应值最大相对波动率小于5%。     

基于遗传算法的全光谱LED植物光源阵列优化研究

为解决全光谱LED发光具有一定的光束发散角,易造成植物在培育过程中光量子通量密度分布不均匀的问题,提出基于遗传算法对随机分布全光谱LED植物光源阵列进行优化设计,仿真对比三角光源阵列与传统矩形光源阵列的光量子通量密度PPFD均匀度。首先通过理论推导全光谱LED光照度与PPFD之间的换算关系式,计算换算系数,用目标平面上光照度的均匀性间接表征PPFD的均匀性,并以光照度函数的标准差构建评价函数,作为遗传算法的适应度函数。根据算法寻优结果,绘制LED阵列三维模型导入Tracepro中仿真模拟验证。结果表明:三角与矩形阵列的PPFD均匀度均超过了85%,且三角光源阵列的PPFD均匀度与光照分布特性均优于矩形光源阵列,验证了算法的可行性,同时提高了全光谱LED光源阵列的设计效率。     

草莓用LED组合光源研究

草莓用LED光源是针对植物的光合作用、光形态建成反应、光周期调节及光强对光谱的选择性,确定设施农业专用LED组合光源的主光谱辐射区,使其发射光谱与植物的选择性吸收光谱相匹配;根据LED的光色电性能指标,选取高亮度、不同功率的红、蓝、白色和远红光单色LED光源;通过对光色、光质、数量、排列进行优化组合来研制系列LED组件模块。出于工程上自动控制之需要,LED组合光源为行、列数各为9的方阵。     

辣椒叶片水分胁迫高光谱特性研究

为精准判别作物需水程度,以生长期辣椒为实验样本,对辣椒进行不同程度的水浸、干旱等水分胁迫处理,分析不同水分胁迫程度下辣椒叶片的高光谱响应特性。样本分为重度干旱、轻度干旱、轻度水浸、重度水浸等4个水分胁迫组和一个实验对照组,共5个数据组,每组20株辣椒,待各组叶片外观出现明显差异时,分别采集各组辣椒叶片的叶绿素荧光参数与高光谱数据。比较多元散射校正（MSC）、SG卷积平滑滤波和标准正态变换（SNV）3种不同的预处理方法对背景信息干扰的消除效果。采用SPA算法和CARS算法提取对水分胁迫敏感的特征波长。建立预测辣椒叶片不同水分胁迫程度的支持向量机（SVM）、BP神经网络、径向基函数（RBF）和随机森林（RF）模型。结果说明,SG-SPA-RFB为预测辣椒叶片水分胁迫程度的最优组合,其训练集准确率为99.02%,测试集准确率为94.00%。本研究为判断辣椒植株水分胁迫状态提供了一种便捷可靠的无损检测方法。     

基于高光谱的甜菜SPAD值估算研究

叶绿素作为植物体内参与光合作用的重要色素,其含量对作物生长状况、产量和品质有很大影响。为此,利用野外便携式ASD光谱仪,实测了田间甜菜冠层光谱数据,且用SPAD-502叶绿素仪测定叶片SPAD值。基于原始光谱和一阶导数光谱与SPAD值相关性,选取植被指数和波段深度信息建立SPAD值预测模型,并用对照田试验数据对模型进行验证。通过对比植被指数建立的回归模型及波段深度分析,结合多元逐步回归建立的估算模型可知,波段深度比(BDR)结合SMLR建立的估算模型验证结果最好(RMSE=2.54,RE=4.5%)。研究结果表明:导数处理能提高光谱数据与SPAD值相关系数,波段深度信息结合多元逐步回归相比植被指数能提高SPAD值估算精度。     

基于LED光源中微投影光学系统研究

Led光源不仅体积较小、便于携带,而且其显色性好,能效较低、污染小、效率高、寿命长,为微投影技术的发展解决了光源难题.然而,led光源功率较低,限制着投影的范围,并且其三基色所形成的图像与原图存在一定的差距.Led光源的这些不足,需要在以后的发展中进行突破,以更好地满足微投影技术的发展需求.     

基于无人机多光谱影像的番茄冠层SPAD预测研究

番茄冠层不同垂直位置叶绿素含量的精确预测是及时防控番茄病虫害、精准施肥、灌溉等田间管理的重要基础,无人机可灵活高效地获取中小区域农作物冠层光谱信息,为农业生产提供便利。基于无人机搭载多光谱传感器获取的多光谱影像数据,建立感兴趣区域,提取各波段反射率数据,计算9种植被指数参数与实测番茄3个生育期的冠层上、中、下层及冠层整体的SPAD值,进行相关性与敏感度分析,筛选植被指数最优变量,采用偏最小二乘、支持向量机、BP神经网络模型进行冠层不同位置SPAD值的预测建模及验证。结果表明,开花坐果期,番茄冠层上层叶片的SPAD值高于中层和下层叶片,结果初期和结果晚期,番茄中层叶片的SPAD值高于上层和下层叶片;冠层上层叶片SPAD值与植被指数相关性程度及线性敏感程度优于冠层中层和下层叶片;基于番茄冠层上、中、下层及整个冠层SPAD值建立的支持向量机预测模型的R~2高于偏最小二乘和BP神经网络预测模型。因此,支持向量机预测模型可为番茄精准管理提供理论依据。     

杨树叶片叶绿素含量高光谱估算模型研究

以盆栽107号杨树为研究对象,在验证杨树叶片的SPAD值可作为衡量其叶绿素含量指标的基础上,基于最佳指数-相关系数法(OIFC),提取了杨树叶绿素特征波段(中心波长350、715、1 150 nm),建立了以该组合波段原始光谱数据为自变量的杨树叶片叶绿素含量估算模型;利用相关系数法,提取了杨树叶绿素归一化植被指数的计算波段(中心波长705、953 nm)与一阶光谱导数的叶绿素特征波段(中心波长647、691、721 nm),且分别建立了基于归一化植被指数、叶面叶绿素指数、一阶光谱导数为自变量的杨树叶片叶绿素含量估算模型;比较分析所建立的模型精度,筛选出杨树叶片的叶绿素含量最优估算模型。结果表明:化学法测得杨树叶片叶绿素含量与其对应的SPAD值之间具有显著的幂函数关系,R2可达0.902 3。利用OIFC法提取的叶绿素最佳三波段组合的高光谱数据为自变量,与叶片叶绿素含量构建的模型预测值与实测值具有显著的线性关系,决定系数为0.944 5;相比其他模型,该模型的精度最高且均方根误差最小。可见,基于OIFC法构建的杨树叶绿素高光谱模型具有较高的精度,是估算杨树叶片叶绿素含量的最优模型。     

我国农业装备特性研究进展评述

农业装备特性研究为农业装备和农业机械化领域的基础性问题.在我国当前的发展阶段,关于农业装备特性的研究已经引起学术界的高度重视.近些年的研究中,诸多学者对我国农业装备特性的研究侧重于不同的方面.为此,从农业装备的工具特性、技术特性、资本特性和区域适应性等方面对研究成果进行了归纳总结.     

设施农业配套仪器试验

目前我国农业机械化水平还很低,不能满足设施农业发展的需要。设施新技术的引进将加速高端集约化设备的推广应用,提升设施农业的发展水平。以北京大兴区博瑞兴泽设施农业技术开发有限公司为试验点,通过植物声波助长仪试验、温室电除雾防病促蕾技术试验和土壤连作障碍电处理技术试验,对提升设施农业发展给出合理化建议。      

基于主动光源的作物冠层反射光谱测量方法

结合自主研发的测量装置,对实现基于主动光源的冠层反射光谱测量方法进行了阐述。对测量装置的测量原理进行了论述,分析了高频调制光源模块、光电池响应一级放大模块、高通滤波模块、二级放大模块和信号提取模块5大功能模块。对其中一级放大电路的参数设计和信号提取模块的算法设计2个关键环节进行了理论分析与推导。应用自制测量装置对小麦冠层进行反射测量实验,实验结果表明：测量装置可以有效滤除环境光引起的响应,测量值稳定可靠,最大相对波动率小于4.97%。     

温室物理农业装备技术研究

在设施农业生产中,消毒剂、杀菌剂、杀虫剂等化学农药的大量使用,使植物产品药残严重超标,给作物产量和质量安全带来严重影响.与化学农业技术相比,物理农业技术安全可靠,绿色环保,能避免因施用化肥、农药造成的土壤板结、地力下降、环境污染、生态平衡破坏.为此,大连市农业机械化技术推广站研发推广土壤连作障碍电处理技术装备、温室作物生长期气传病害防治技术装备、声波助长技术装备、ST98-B型多用途熏蒸技术装备和介电吸虫灭虫技术装备.介绍这些温室物理农业技术装备的用途及作用机理,旨在为其推广使用提供技术信息.     

农业非点源污染及模型研究进展

从农业非点源污染的机理、模型及管理与控制三个方面对农业非点源污染的研究现状进行了回顾与总结,指出了目前研究中存在的问题,并展望了今后的研究方向,认为模型模拟的尺度、数据的兼容性、模型的不确定性以及与3S技术的结合是未来非点源污染模型发展的方向。     

伊宁县设施农业装备发展情况调研

<正>1基本情况伊宁县地处伊犁河谷中部,土壤肥沃,排灌方便,自然条件得天独厚,是新疆水土资源最为丰富的优质农产品生产基地,在粮食作物、油料作物、特色作物和设施农业生产方面极具优势。设施农业范围已由种植业逐步向养殖业、林果业、水产渔业拓展,基本覆盖了瓜果菜、花苗木、畜禽兽、菌菇磨、名特优等各个生产领域。     

依托特色农业推进我国农民专业合作社创新研究

充分发挥特色农业资源优势和调整农业产业结构,必须加速农民专业合作社的组织创新进程。目前,我国特色农产品市场竞争力低下,特色农业品牌创新与维护的机制欠缺,产业波及效果不明显。为此,必须制定与执行特色农业产业政策,加强扶持和监管力度,特色农产品专业合作社应建立和健全严格的自律及自我发展机制。     

涂装烘干蒸汽加热系统在农业装备领域的研究与应用

本文详细介绍了涂装烘干过程中蒸汽加热系统和疏水系统的工作原理、结构组成,对各元件功能及作用进行了阐述,并对其在农业装备领域实际应用中的完善和改进措施进行了说明。      

广东农业面源污染治理保护性耕作项目研究进展

广东省属于农业大省,近年来随着人口增加和农村经济快速发展,农业面源污染形势十分严峻。广东省承担的世界银行农业面源污染治理保护性耕作项目,通过在省内的项目示范区域进行水稻和甜玉米的示范试验,探索保护性耕作减少农业面源污染源的作用和方法。项目组设计了免耕和少耕插秧、免耕和少耕直播4种主要模式,投入了50多台套农业机械,经过4个试验点1年的试验,初步结果表明,南方高温潮湿地区水稻和甜玉米生产采用保护性耕作技术是有效果的,所选的农机具大多数是适用的,部分北方旱地机械还需要改进。讨论了广东保护性耕作存在的问题和改进的意见。