植株?duì)I養(yǎng)測定儀測量原理介紹

植株?duì)I養(yǎng)測定儀是基于近紅外光譜無損檢測方法的一種新型的測量植物葉片參數(shù)的儀器。該儀器可在田間快速無損測試植物的葉片水分、葉綠素相對含量，葉片氮含量，葉片溫度四種養(yǎng)分和生理生長信息，為農(nóng)業(yè)研究和生產(chǎn)中提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

測量原理

葉片水分測量原理

葉片水分是控制植物光合作用、呼吸作用和生物量的重要因素之一，水分虧缺直接影響植物的生理生化過程和形態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響植物生長、產(chǎn)量和品質(zhì)。葉片含水量的常用指標(biāo)是葉片等效水厚度，本儀器是根據(jù)葉片含水量與葉片光譜反射率及光譜指數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，構(gòu)建利用光譜指數(shù)反演葉片含水量的模型，得出950nm和970nm是水分的敏感波段，然后利用兩種不同波長的發(fā)光管穿透葉片的差值模擬出葉片的含水量?？焖贉y量植物葉片的水分狀況，對作物估產(chǎn)及農(nóng)情檢測、指導(dǎo)田間及時(shí)灌溉、節(jié)約水資源等有重要意義。

葉綠素測量原理

對于葉綠素來講，葉綠素光譜吸收規(guī)律為：吸收峰位于藍(lán)光和紅光光譜區(qū)域，吸收谷位于綠光光譜區(qū)域，在近紅外光譜區(qū)域幾乎不被吸收。光到達(dá)葉片后，一部分被葉綠素吸收，少量被反射，剩余部分穿透葉片。通過測量透過葉片的光的強(qiáng)度，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并進(jìn)行微處理器進(jìn)行處理，即可計(jì)算出葉片內(nèi)葉綠素的相對含量。

兩個(gè)LED光源發(fā)射二種光，一種是紅光(峰波長650nm)，一種是紅外線(940nm)，兩種光穿透葉片，打到接收器上，光信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，模擬信號被放大器放大，由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號被微處理器處理，計(jì)算出SPAD值并顯示在液晶屏上。 

葉綠素測量值的校準(zhǔn)與計(jì)算 

（1）在校準(zhǔn)過程中，壓頭不夾樣品，兩個(gè)LED次序發(fā)光，被接收的光轉(zhuǎn)換成電信號，光強(qiáng)度的比率被用來計(jì)算。 

（2）在壓頭夾住樣品后，兩個(gè)LED再次發(fā)光，通過葉片傳輸?shù)墓獯虻浇邮掌魃?，被轉(zhuǎn)換成電信號，傳輸光的強(qiáng)度比率被計(jì)算。 

（3）步驟1和2的值用于計(jì)算SPAD測量值，即表示夾住的樣品葉片當(dāng)前葉綠素相對含量。 

（4）測量出的葉綠素值與用SPAD-502Plus便攜式葉綠素儀進(jìn)行對比，并通過程序修正。最終在葉綠素值在一定范圍內(nèi)與與SPAD-502Plus測量的數(shù)值達(dá)到*。

氮含量測量原理：

由于葉綠素（SPAD）值比較容易獲得，而氮含量的獲取較難。但由于葉綠素和氮含量之間存在很高的相關(guān)性，所以經(jīng)過多次試驗(yàn)，先建立葉綠素（SPAD）精確實(shí)用模型和獲得氮含量值，然后利用已知的葉綠素（SPAD）值和氮含量進(jìn)行線性擬合，擬合出一個(gè)決定系數(shù)，擬合系數(shù)經(jīng)多次試驗(yàn)，然后取平均值，得到最終的決定系數(shù)，根據(jù)這個(gè)最終的決定系數(shù)建立氮含量模型，最后得出氮含量值。雖然該模型的建立擬合，得出的決定系數(shù)線性關(guān)系存在偏離，但可以滿足農(nóng)田的快速測量要求。

葉片溫度的測量：

葉溫常用來表示植物的體溫狀況，植物葉片中所有的化學(xué)反應(yīng),都受葉片溫度的影響，在植物生理活動的分析中經(jīng)常用到。葉溫與氣溫的差值，可以表明植物的缺水情況或受旱程度。因?yàn)楫?dāng)水分供應(yīng)充足時(shí)，植物蒸騰正常，蒸騰耗熱可以降低植物體溫，這時(shí)葉溫比氣溫低；反之受旱時(shí)，植物體溫上升，可高于當(dāng)時(shí)的氣溫。葉片溫度是采用進(jìn)口高精度貼片式鉑電阻溫度傳感器對葉片進(jìn)行接觸，測量出葉片的溫度。

植株?duì)I養(yǎng)測定儀測量原理技術(shù)參數(shù)

測定指標(biāo)               葉綠素、氮素、葉溫、葉片水厚度

氮范圍                 全程

氮精度                 ±5%

葉綠素范圍             0.0-99.9 SPAD

葉綠素精度             ±1SPAD

葉溫范圍               0-60℃

葉溫精度               ±1℃

水分范圍               0-5g/cm2

水分精度               ±3%

存儲量                  2GB SD卡

測量時(shí)間間隔          小于5秒

數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)          SD卡存儲

電源                    4.2V可充電鋰電池

電池容量              2000mah

重量                    240g

外形尺寸               140×85×45mm(長×寬×高)

工作及存儲環(huán)境       0℃-50℃；85%相對濕度