给农产品安全检测和品质分析带来了极大的便利条件,应加大国产仪器的研发力度,促进植保、生命科学和森林测量等仪器设备的产业化发展。
在种植业、养殖业和食品加工业等农业诸多领域中,科学工具始终是支撑农业科技创新的“倍增器”和“物化法官”,发挥着重要的作用。过程检测与控制仪表广泛用于品种资源库存、农副产品和饲料加工、渔业产品保鲜及蔬菜花卉温室环境调节等方面;电子显微镜用于动植物组织细胞的观察; 光学仪器用于农作物和植被精细分类及遥感航测; 分析仪器用于农药残留及土壤肥料分析、动物疫病诊断和农产品品质检测,此外还有气象仪器、海洋仪器和农机作业面积测量仪器等。
高光谱遥感与光谱探测仪器在农业中的应用
从多光谱到高光谱遥感技术,需要仪器的同步发展。1983 年,美国研制成功世界上第1 台成像光谱仪。我国高光谱仪的研发经过了从多波段到成像光谱扫描,从光学机械扫描到面阵推扫的发展过程。2002年3 月,我国发射的“神舟三号”飞船搭载了一台中分辨率成像光谱仪,主要用于海洋、大气和陆地产品反演。2007 年10 月,我国发射的“嫦娥一号”探月卫星搭载的干涉成像光谱仪用于完成月球表面物质类型的分析。2008 年9 月,西安光机所研制的超光谱成像仪通过环境与灾害监测预报小卫星———“HJ-1-A 卫星”发射升空,用于土地沙化、盐碱化和石漠化监测,植树造林及退耕还林效果评估,农业估产和病虫害监测等。
高光谱遥感在作物生长监测中的应用
作物的长势情况通过其生理特征体现,而生理特征又决定了作物对光吸收、透射和反射的变化,由此可以根据光谱的差异监测作物的生长状况。植株水分、矿物质含量、叶绿素浓度和叶面积指数等这些反映作物生长状况的主要生理生化参数,在作物不同的生长阶段均有差异。绿色植物对光谱的反射特征,可见光波段受叶绿素等各种色素影响,有强的吸收带;近红外波段由叶片水分状况起作用,有强的反射峰。利用遥感可以估算作物的覆盖度和叶面积指数,而植被指数与作物分布密度呈线性相关关系,其大小由作物的覆盖度和叶面积指数等参数决定,因而高光谱遥感可以利用植被指数进行作物长势监测分析。
高光谱遥感技术对植被叶绿素含量的监测从叶片级别发展到冠层级别,光谱植被指数需要进行修正。建立反射特征光谱与叶绿素含量间的关系,将有助于便携式光谱仪的研发及其性能的改进,并为卫星遥感监测植被叶绿素含量的变化提供依据。李欢通过实验室测量与田间观测试验,用手持式野外地物光谱仪获得了柑桔在新梢萌发生长期、开花坐果期、果实膨大成熟期和花芽分化期等物候期的冠层反射光谱特征,对光谱反射率、微分光谱与叶绿素含量进行了相关分析。张金恒等对水稻叶片吸收、透射和反射光谱曲线及一阶导数光谱曲线进行了比较,利用回归分析发现了估测叶绿素a 和叶绿素b 含量的光谱透射率线性模型实际发生波段位置。