Способ дистанционного определения влажности надземной биомассы посевов сельскохозяйственных культур Советский патент 1989 года по МПК G01N21/85 

1

Изобретение относится к способам определения влажности с помощью оптических средств, а именно к способам содержания влаги в биомассе растений, и может быть использовано в агрометеорологии и сельском хозяйстве для определения стрессового состояния, а также урожая сухой биомассы, которая используется в прогнозах урожайности.

Целью изобретения является повьше- ние точности измерения в области малых значений влажности.

На фиг. 1 представлены графики (1-4) зависимости коэффициента отражения биомассы от длины волны излучения (от графика 1 к графику 4 влажность падает), полосы (5 и 6) пропускания светофильтров, соответствующие максимальному поглощению воды, полоса (7) пропускания светофильтра, соответствующая минимальному поглощению воды, и кривая (8) чувствительности фотоприемника; на фиг. 2 - зависимость отношения сигнала на длине волны минимального поглощения к сумме сигналов на длинах волн максимального поглощения от влажности.

Особенностью предлагаемого способа измерений является то, что при значениях влажности, больших 60%, вклад в сигнал вносят обе полосы максимального поглощения. При снижении же влажности ниже 60% коэффициО5

1

HJ sj

ент отражения на длине-волны 1,9 мкм практически не меняется (фиг. 1), в то время как на длине волны 1,4 мкм приращение сигнала при больших (выше 60%) значениях влажности обеспечивается за счет более длинноволновой полосы поглощения (1,9 мкм, ; фиг. 1), а при влажностях, меньших 60% за счет полосы 1,4 мкм. Диапазон влажностей от 20 до 60% представляет особьш интерес, так как эти величины соответствуют стрессовому влагосодержанию листьев (стадии увядания растений)о Коэффициент 1,5 найден экспериментально. При значениях коэффициента, меньших 1, достигается необходимая точность определения влагосодержания (обычно она составляет 5%)

Способ осуществляется следующим

образом.

Используя гребенчатьй интерференционный фильтр, измеряют спектрофотометром спектральный коэффициент яркости (СКЯ) в двух полосах макси1.1аль ного водного поглощения, например 1,4 и 1,9 мкм в полосе минимального водного поглощенид, расположенной между 1,4 и 1,9 мкм - 1,6 мкм. Вычисляется отношение С1СЯ, измеренного в полосе 1,6 мкм, к суммарному СКЯ, измеренному в полосах 1,4 и 1,9 мкм. После этого по градуировоч- . ной зависимости определяют содерл а- ние влаги в растительной массе,

Градуировочную зависимость можно получить следующим образом.

В вегетационных сосудах с одинаковой горизонтальной поверхностью высеивается различное количество растений. Таким образом получены площади с разным проективным покрытием, а следовательно, и с различной биомассой. С одним и тем же количеством растений делается несколько вариантов, в которых в течение .вегетации меняется влажность почвы и растений Измеряется СКЯ растений в двух полосах максимального водного поглощени и в одной полосе минимального водного поглощения среднего ИК-диапазона Затем, растения срезаются, взвешиваются, сушатся в сушильных шкафах пр

определенной температуре, потом взвешиваются сухие растения и так во всех вариантах с различное биомассой ;Н различными вариациями влажности (фиг. 2).

В таблице приведены результаты испытания способа на опытных полях.

5

0

5

0

5

40

45

50

Формула изобретения

Способ дистанционного определения влажности надземной биомассы посевов сельскохозяйственных культур, заключающийся в том, что направляют на исследуемые посевы естественное или искусственное излучение. Измеряют интенсивность отраженного от посевов излучения в ИК-диапазоне, выделяя с помощью светофильтров полосу максимального поглощения воды, измеряют интенсивность отраженного от посевов излучения, выделяя полосу минимального поглощения воды, и судят о влажности биомассгл посевов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в области малых влажностей, дополнительно измеряют интенсивность отраженного от посевов в ИК-диапазоне излучения, выделяя с помощью другого светофильтра вторую полосу максимального поглощения воды так, чтобы полоса минимального поглощения воды была расположена между обеими полосами максимального поглощения воды, причем полуширины полос пропускания светофильтров выбирают такими,.чтобы при значениях влаж- ности,,меньших 60% с изменением влагосодержания посева приращение энергии в полосе пропускания более коротковолнового светофильтра не менее чем в 1,5 раза превьш1ало приращение энергии в полосе пропускания -более длинноволнового светофильтра, после чего вычисляют отношение суммы интенсив- ностей излучения, отраженного в, обеих полосах максимального поглощения, к интенсивности излучения, отраженного в полосе минимального поглощения, и по полученной величине судят о влажности надземной биомассы посевов сельскохозяйственных куль тур.

100 ii 90

го

0

60

Ф.г

8О Влажность,/о

Изобретение относится к оптическим способам измерения влажности-, может использоваться в сельском хозяйстве и позволяет получить с большой оперативностью результаты измерений влажности надземной биомассы за счет проведения измерений в двух полосах максимального водного поглощения и в одной полосе минимального водного поглощения среднего инфракрасного диапазона. Цель изобретения - повышение точности измерений. В качестве информативного параметра в способе используется отношение суммы сигналов в двух полосах значительного поглощения воды к сигналу в полосе слабого поглощения. При этом полуширины полос пропускания в области значительного пропускания связаны между собой определенным соотношением, что позволяет в результате измерять влажность в диапазоне 20-60%, т.е. при , стрессовом влагосодержании растительности, что представляет особьш практический интерес. 2 ил., 1 табл. S (Л

Редактор Н.Бобкова

Составитель В.В.Калечиц

Техред М.Дидык Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1189/41

Тираж 788

ВНИШШ Государственного комитета по изобретениям и открытиям- при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное