高光谱相机在化肥检测中的应用：现代农业科研的“化学显微镜”

 

 

2023年，某农业高校在进行玉米施肥实验时发现，传统化学检测法需要3天才能出结果，导致最佳施肥期被延误，最终产量下降15%。

而同样的问题在化肥生产企业更为严峻——某企业曾因人工抽检漏检，导致一批含氮量不足的化肥流入市场，直接经济损失超500万元。

 

为解决这些化肥检测问题的出现，高谱成像自研的高光谱相机，可以提供田间到实验室的全场景解决方案，下面是针对不同含量的化肥反射率曲线的一项

实验测试。

 

测试样品介绍

本次测试的样品为化肥，测试不同含量的化肥反射率曲线

 

 

测试设备介绍

本次测试采用可见-近红外高光谱相机进行测量

高光谱相机覆盖400~1000nm波长范围

采用线性推扫成像方案

照明光源采用卤素光源

样品放置传送带上

 

 

本次测试采用近红外高光谱相机进行测量

高光谱相机覆盖900~1700nm波长范围

采用线性推扫成像方案

照明光源采用卤素光源

样品放置传送带上

 

 

400-1000nm高光谱真彩图如下图所示

 

 

900-1700nm高光谱灰度图如下图所示

 

400-1000nm高光谱曲线如下图所示

 

900-1700nm高光谱曲线如下图所示

 

 

测试结果分析

使用400-1000nm可见-近红外相机采集样品数据，计算样品反射率后可看出：

复合肥、磷酸二胺、氯化钾反射率差异较大（图1）；

钾粉、硫钾复合肥、氯化铵氮、尿素，祥云铵粉的差异性较小（图2）

 

使用900-1700nm的近红外相机采集的样品数据，计算样品反射率后可看出：

尿素、氯化铵氮、复合肥、磷酸二胺，祥云铵粉差异性较大（图1）；

钾粉、硫钾复合肥、氯化钾差异性较小（图2）

 

总结

复合肥、磷酸二胺、氯化钾在660-760nm三者能区分差异

尿素、氯化铵氮、复合肥、磷酸二胺、祥云铵粉五种在1050nm、1200nm、1300nm、1340nm、  1400-1500nm、1580nm有明显差异

钾粉、氯化钾、硫钾复合肥三者在400-1700nm的范围内差异都较小，不太好作区分

 

结论

不同种类化肥之间区分较为明显，含钾化肥区分度偏小，需要进一步分析