【微光譜】無損檢測小麥葉片葉綠素含量

植物的葉綠素含量是影響作物生長的重要因素，同時也反映了作物的生長狀況，因此及時準(zhǔn)確地檢測作物的葉綠素含量，可監(jiān)測植株長勢、評估水肥狀況。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王雪等人使用海洋光學(xué)HR4000系列光譜儀采集小麥葉片的反射光譜和透射光譜，應(yīng)用偏最小二乘法(PLS)分別建立了小麥葉片葉綠素含量與反射光譜、透射光譜的定量分析模型，探討了采用光纖光譜儀檢測植物葉片葉綠素含量的可行性。

數(shù)據(jù)采集

樣本來自于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊實(shí)驗(yàn)站，采集同一生長時期、不同品種、不同施肥水平的小麥葉61片。隨機(jī)把樣本集劃分為校正集和檢驗(yàn)集，其中48個作為校正集，12個樣本作為預(yù)測集。采集的光譜儀波長范圍為200~1100 nm，采樣間隔為0.27 nm，對每個樣本掃描3 次取平均值為該樣本的光譜。去除噪聲影響較大的波段，根據(jù)葉綠素在可見光區(qū)域?qū)庥形眨虼耍?30~750 nm 波段對光譜進(jìn)行研究。圖1所示為小麥葉片的反射光譜和透射光譜。

圖1. 小麥葉片的反射、透射光譜

數(shù)據(jù)處理及結(jié)論

采用Savitzky-Golay 平滑（SG）、一階導(dǎo)數(shù)（FD）、二階導(dǎo)數(shù)（SD）、多元散射校正（MSC）和標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換（SNV）等方法對光譜進(jìn)行預(yù)處理。平滑可濾除噪音，提高信噪比，導(dǎo)數(shù)能消除譜線漂移，標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換是解決測量光程變化較為理想的方法，多元散射校正則在解決樣品的粒徑不均或測樣容器不一致對光譜的影響上有良好的效果。

表注：經(jīng)過不同的預(yù)處理方法后預(yù)測模型的分析結(jié)果

經(jīng)過不同的預(yù)處理方法后預(yù)測模型的分析結(jié)果如上表所示，最終得出*的反射光譜校正模型的光譜預(yù)處理方法為Savitzky-Golay 平滑+一階導(dǎo)數(shù)，*的透射光譜校正模型的光譜預(yù)處理方法為Savitzky-Golay 平滑+標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換。

參考文獻(xiàn)

[1]王雪, 吉海彥. 基于便攜式光譜儀和反射、透射光譜技術(shù)的小麥葉片葉綠素定量分析研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2011, 27(21).