在2022年12月16日召開的“2022中國農業農村科技發展高峰論壇暨中國現代農業發展論壇”上,中國農學會正式發布了35項2022中國農業農村重大科技新成果。其中,我院“智慧農業系統集成研究”教育部重點實驗室研發的“基于近紅外漫反射測量的車載式原位土壤參數檢測儀”成功入選新裝備類成果。
“基于近紅外漫反射測量的車載式原位土壤參數檢測儀”是在十三五國家重點研發計劃“農機作業環境與本體信息快速獲取傳感器研究(2016YFD0700304)”和“養分快速診斷與氮素智能化原位監測技術(2017YFD0201501)”以及多項國家自然科學基金支持下完成的。該成果針對農田現場無法實現大面積土壤養分實時數據獲取以及土壤光譜數據干擾因素多、分光光度計價格昂貴不適于農田條件等缺點與不足,開展了深入研究。使用粒子群優化算法優選了土壤全氮的特征波長,并建立了基于特征波長的土壤全氮BP神經網絡模型,結果表明模型效率高、復雜度低、可方便地嵌入在基于特征波長的土壤全氮檢測儀上。采用鹵鎢燈光源加濾光片代替分光光度計,采用膠合濾光片代替干涉濾光片,大大降低了系統成本,性能試驗結果表明檢測儀能夠對土壤進行穩定的離散近紅外光譜采集。針對土壤水分和粒度這2個土壤養分在線光譜測量的主要影響因素,提出了水分校正指數(MACI)和粒度校正指數(PSCI)在線光譜校正方法,有效地消除土壤水分和粒度對在線光譜的干擾,獲得了較高的檢測精度。成果配合北斗衛星定位數據可實時成圖,用于農田精準施肥和作物精準管理。
該成果的主要完成人員為:李民贊、楊瑋、張漫、張瑤、鄭立華、孫紅等,于2021年6月25日通過了由中國農業工程學會組織的成果評價,專家們一致認為,該成果突破了車載式土壤參數原位在線監測實用化難題,整體技術指標達到國際先進水平,其中土壤水分和粒度離散在線光譜校正方法達到了國際領先水平。成果具有良好的應用前景,將會為我國的智慧農業發展發揮重要作用。
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