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新型拉曼光譜設(shè)備為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)插上“科技”翅膀

2020-12-16 09:18:55 來(lái)源：儀器網(wǎng) 閱讀量：5837

　　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，它不僅是人類的衣食之源、生存之本，更是各領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)的重要前提。我國(guó)作為世界農(nóng)業(yè)的起源地之一，同時(shí)也是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)耕歷史悠久、農(nóng)業(yè)資源和農(nóng)產(chǎn)品種類十分豐富。長(zhǎng)期以來(lái)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

　　農(nóng)業(yè)的發(fā)展以科技進(jìn)步為基礎(chǔ)，從刀耕火種的原始農(nóng)業(yè)到以畜力、人力為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，再到機(jī)械化、規(guī)模化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式也經(jīng)歷了諸多變革。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)及傳感器等新興技術(shù)被廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，極大地提升了生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)也由此而生。

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)又被稱為精確農(nóng)業(yè)或精細(xì)農(nóng)作，是一種基于信息和知識(shí)管理的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，其通過(guò)將高新技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)結(jié)合，來(lái)對(duì)農(nóng)業(yè)資源、農(nóng)作物等進(jìn)行精確的定時(shí)、定位與定量控制，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)主要包含信息獲取、信息管理和決策及變量作業(yè)3個(gè)部分，信息獲取是指準(zhǔn)確、連續(xù)、適時(shí)地獲取農(nóng)作物、土壤和氣象等因素的狀況及其變化，以便確定適宜作物生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境條件。

　　養(yǎng)分生理指標(biāo)作為農(nóng)作物的內(nèi)部指標(biāo)，與作物生長(zhǎng)狀態(tài)以及產(chǎn)量密切相關(guān)，如氮、磷、鉀、鋅等營(yíng)養(yǎng)元素的缺失都有可能引起植物的異常生長(zhǎng)。因此在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，快速、無(wú)損、準(zhǔn)確地獲取農(nóng)作物養(yǎng)分生理信息，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、決策和作物生長(zhǎng)狀態(tài)的檢測(cè)等具有重要意義。植物養(yǎng)分檢測(cè)需要專業(yè)的檢測(cè)儀器及設(shè)備，基于光譜和圖像的信息獲取傳感器、便攜式設(shè)備、農(nóng)田在線監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備都可以有效對(duì)農(nóng)作物生理信息進(jìn)行快速檢測(cè)。

　　近日，來(lái)自新加坡-麻省理工學(xué)院研究與技術(shù)聯(lián)盟(SMART)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種便攜式的新設(shè)備，即拉曼光譜傳感器，其工作原理是將單色激光照射到樣品(葉片)上，樣品中的分子就隨之振動(dòng)，并會(huì)以獨(dú)特的方式散射光，通過(guò)分析該散射光，就可以確定樣品中存在哪些化學(xué)物質(zhì)。該設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)是可以被攜帶到農(nóng)田現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)植物葉子中的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行實(shí)時(shí)快速檢測(cè)。

　　除了可以檢測(cè)植物的養(yǎng)分生理指標(biāo)，該傳感器還可以通過(guò)測(cè)量其他代謝物的水平來(lái)識(shí)別其他問(wèn)題，例如“避蔭綜合征”等現(xiàn)象。據(jù)研究人員介紹，如果這一設(shè)備能夠推廣到更多種類的作物上，將有助于提高作物產(chǎn)量，并通過(guò)減少化肥使用量來(lái)減輕環(huán)境污染。

　　在分析檢測(cè)領(lǐng)域，拉曼光譜設(shè)備的重要性不言而喻，憑借著簡(jiǎn)單快速、靈敏度高、可重復(fù)等優(yōu)勢(shì)，拉曼光譜分析法現(xiàn)已成為一項(xiàng)成熟的非接觸式無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，廣泛用于環(huán)境、食品與文物保護(hù)等領(lǐng)域。相信隨著我國(guó)拉曼光譜儀產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，各類新型的拉曼光譜設(shè)備將會(huì)層出不窮，有效推動(dòng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)的顯著進(jìn)步。

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