植物的葉綠素含量是影響作物生長(zhǎng)的重要因素，同時(shí)也反映了作物的生長(zhǎng)狀況，因此及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)作物的葉綠素含量，可監(jiān)測(cè)植株長(zhǎng)勢(shì)、評(píng)估水肥狀況。中國(guó)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(cè)植物葉片葉綠素含量的可行性。

數(shù)據(jù)采集

樣本來(lái)自于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊實(shí)驗(yàn)站，采集同一生長(zhǎng)時(shí)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(gè)作為校正集，12個(gè)樣本作為預(yù)測(cè)集。采集的光譜儀波長(zhǎng)范圍為200~1100 nm，采樣間隔為0.27 nm，對(duì)每個(gè)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(jiàn)光區(qū)域?qū)庥形?，因此，?30~750 nm 波段對(duì)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(duì)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(cè)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(cè)樣容器不一致對(duì)光譜的影響上有良好的效果。

表注：經(jīng)過(guò)不同的預(yù)處理方法后預(yù)測(cè)模型的分析結(jié)果

經(jīng)過(guò)不同的預(yù)處理方法后預(yù)測(cè)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(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2011, 27(21).