1、本文通過黃瓜和番茄兩種蔬菜作物田間氮肥試驗，采用數(shù)碼相機荻取冠層數(shù)字圖像，利用圖像處理軟件對冠層圖像色彩信息進行處理，結合葉綠素計及常規(guī)土壤-植株測試技術，探討將數(shù)字圖像處理技術應用在蔬菜氮素營養(yǎng)診斷和氮肥推薦上的可行性，確立表征黃瓜和番茄氮素營養(yǎng)供應狀況的圖像數(shù)字化指標(特征值)，建立蔬菜冠層圖像獲取的標準化方法，最終實現(xiàn)了利用數(shù)字圖像處理技術進行黃瓜和番茄的氮肥推薦，主要研究成果如下： 隨著氮素營養(yǎng)供應水平的提高，黃瓜和番茄

2、在生物量、葉面積指數(shù)等生長量指標顯著增加，在低水平氮素供應狀況下響應更加敏感。增施氮肥提高了黃瓜和番茄的光合作用能力，增加干物質積累，促進了干物質向葉片和果實中分配，這是增施氮肥使蔬菜作物獲得高產的主要原因。黃瓜和番茄葉柄硝酸鹽濃度、葉片全氮、植株全氮和SPAD讀數(shù)等植物營養(yǎng)測試指標均隨著氮素供應水平的提高而顯著提高。其中葉柄汁液硝酸鹽濃度對氮肥的響應最敏感，能夠很好地反映黃瓜和番茄的氮素營養(yǎng)供應狀況。SPAD讀數(shù)、葉柄硝酸鹽濃度、葉片

3、全氮含量、植株全氮含量等指標都可以用來作為黃瓜和番茄氮素營養(yǎng)的診斷指標，可以在關鍵生育期對產量進行準確預測。 利用數(shù)字圖像處理技術進行黃瓜和番茄氮素營養(yǎng)診斷是切實可行的。黃瓜和番茄冠層圖像綠色深度絕對值G與葉綠素計讀數(shù)、葉柄硝酸鹽濃度、葉片全氮和植株全氮等植株營養(yǎng)測試指標都有顯著的線性相關關系，冠層綠色深度絕對值G可以用來表征黃瓜和番茄田間氮素營養(yǎng)供應水平。 利用圖像處理軟件對黃瓜和番茄數(shù)碼圖像進行處理，提取出R、G、B

4、和L四個圖像色彩基本參數(shù)，對這些基本圖像參數(shù)進行分析，結果表明：黃瓜冠層綠光標準化值G/(R+G+B)與土壤無機氮(N min)、SPAD讀數(shù)、葉柄硝酸鹽濃度、葉片全氮含量和植株全氮含量等土壤-植株營養(yǎng)測試指標的相關性最好，而番茄冠層圖像綠光與藍光比值G/B與土壤-植株測試指標的相關性最好。因此，冠層圖像綠光標準化值G/(R+G+B)和綠光與藍光比值G/B可以分別表征黃瓜和番茄田間氮素營養(yǎng)供應水平。 在本試驗條件下，同一氮素營養(yǎng)

5、供應水平下不同蔬菜品種冠層圖像特征值存在一定差異。對于黃瓜而言，華北型和華南型兩個不同的生育類型之間的冠層圖像特征值差異較大，而同一生育類型內不同品種之間圖像特征值差異較??；對于番茄而言，本試驗中選用的兩個品種間冠層圖像特征值差異不大。 利用數(shù)碼相機在田間獲取圖像時，在每天12:00-13:00進行，拍照時將相機與冠層成30°～60°，在1024×768分辨率下以JPEG格式存儲。圖像獲取時光線的強弱對冠層圖像信息沒有顯著的影響

6、，在陰天拍攝的圖像效果要略好于晴天；灌溉增加了土壤背景深度，減少冠層光反射量，導致灌溉前圖像的特征值要略高于灌溉后；黃瓜和番茄是連續(xù)結果、連續(xù)采收的蔬菜作物，果實顏色對蔬菜冠層光反射產生極大的影響，果實采收后冠層圖像特征值與SPAD讀數(shù)的相關性要顯著高于采收前。本文在應用數(shù)字圖像處理技術進行黃瓜和番茄氮肥推薦時，主要結合兩種蔬菜作物的幾個關鍵生育周期，實行氮肥分期推薦，具體評價標準如下； 黃瓜氮素營養(yǎng)評價體系：在根瓜采收期，冠層

7、綠光標準化值小于0.391時，氮素供應過量，當G/(R+G+B)處于0.391～0.413時，表明黃瓜供氮水平較為適宜，當G/(R+G+B)大于0.413時，黃瓜植株處于缺氮狀態(tài)。在盛瓜初期，冠層綠光標準化值小于0.415時，氮素供應過量，當G/(R+G+B)處于0.415～0.427時，表明黃瓜供氮水平較為適宜，當G/(R+G+B)大于0.429時，黃瓜植株氮素供應不足。在盛瓜中期，冠層綠光標準化值小于0.426時，氮素供應過量，當G

8、/(R+G+B)處于0.426～0.440時，表明黃瓜供氮水平較為適宜，當G/(R+G+B)大于0.442時，黃瓜植株處于氮素供應不足狀態(tài)。在盛瓜末期，冠層綠光標準化值小于0.448時，氮素供應過量，當G/(R+G+B)處于0.447～0.461時，表明黃瓜供氮水平較為適宜，當G/(R+G+B)大于0.461時，黃瓜植株氮素供應不足。 番茄氮素營養(yǎng)評價體系：在第一穗果實膨大，冠層綠光標準化值小于1.461時，氮素供應過量，當G/

9、B處于1.461～1.522時，表明番茄供氮水平較為適宜，當G/B大于1.525時，番茄植株處于缺氮狀態(tài)。在第二穗果實膨大，冠層綠光標準化值小于1.625時，氮素供應過量，當G/B處于1.626～1.713時，表明番茄供氮水平較為適宜，當G/B大于1.714時，番茄植株氮素營養(yǎng)供應不足。在收獲初期，冠層綠光標準化值小于1.855時，氮素供應過量，當G/B處于1.855～1.914時，表明番茄供氮水平較為適宜，當G/B大于1.916時，番