不同耕作施肥方式的水稻营养元素的激光诱导击穿光谱分析

利用激光诱导击穿光谱(LIBS)分析方法,选取N、K为水稻特征元素,对5种耕作施肥方式种植下水稻幼穗分化期的叶、穗、茎进行光谱特征分析。由于水稻作物含有复杂的有机和无机元素,为了快速分析特征元素谱线,选取特征元素发射谱线互不干扰,基体效应低的670.875 9、742.364 1、744.229 8、746.831 2、824.238 9、856.773 5、862.923 5、868.028 2 nm的氮原子谱线及766.491 1、769.897 4 nm的钾原子谱线作为主要分析对象。以N、K两种特征谱线为主,对数据进行均值归一化(Mean Normalization)及距离标准化(Range Normalization)处理,减少实验过程中外界及内在因素干扰,同时采用主成分分析(PCA)方法对数据进行成分得分及离散程度分析,水稻叶、穗和茎的特征元素谱线前三个主成分的得分解释度分别达到96.57%、95.57%和98.14%,表明不同变量在前3个主成分的解释程度存在差异。采用PCA对实验数据降维处理,用K均值(K-means)聚类与Fisher判别式对施肥方式进行三分类和耕作施肥方式进行五分类分析,当置信区间为81.96%,三分类能较好区分。