试析棉田杂草热和光谱特性试验研究

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1、江苏大学硕士学位论文棉田杂草热和光谱特性试验研究姓名：栗移新申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：陈树人20080312江苏大学硕士学位论文摘要除草剂的广泛使用引发了环境污染、生物多样性减少、杂草群落变迁和杂草抗药性等诸多问题。热除草是替代化学除草的潜在方法。对杂草热特性和光谱特性的研究有利于提高热除草设备效率、降低其能耗。本文从植物本身的物理性质出发，研究了稗草、刺儿菜和婆婆纳等几种主棉区杂草的热特性和光谱特性。利用差示扫描量热仪(DSC)测量了25～150℃范围内作物棉花、杂草婆婆纳和稗草的DSC曲线。通过分析杂草在受热过程中的热反应，找到了表征热除草能耗的两个

2、主要参数：有效热处理温度和所耗能量。稗草、婆婆纳叶片吸热反应温度分别为84．79℃和85．75℃，吸热反应过程中的吸热量分别为1256J／g和1265J／g。实验发现：与杂草叶片相比，棉花茎杆更耐热，在吸热反应温度和吸热量方面均高出28％～30％。利用ASD光谱仪在室内分别测量了杂草稗草、刺儿菜和作物棉花叶片在350---，2500nm波段范围内的反射率。运用SAS统计软件的STEPDISC过程筛选能够区分作物和杂草的判别变量，实验发现特征波长点的分布与被区分杂草的类型有关，用于区分棉花和稗草的特征波长点在可见光波段和近红外均有分布，用于区分棉花和束tJJt,菜的特征波长点仅

3、分布在可见光范围。判别模型中加入筛选所得特征变量，利用DISCRIM过程进行判别分析。使用多个判别变量的组合可以提高判别效果，但对棉花和刺儿菜间的判别难以达到工程应用的精度。使用反射率比率作为判别变量时，一方面可以提供更多能够用以判别的光谱特征；另一方面可以提高识别率。特征波长点比率385／555、495／555和415／555(nm／nm)l舰合可以用来有效识别棉花、稗草和刺儿菜。通过对杂草受热过程的研究，本文找到了热除草的有效温度和能量参数，对于热除草机械的设计，和田间作业时针对不同类型、不同生长阶段杂草实施精确的剂量具有参考价值。基于光谱分析技术，比较分析了从双子叶作物

4、棉花中区分单子叶植物稗草和双子叶植物刺儿菜的光谱特性，有利于杂草自动识别技术的完善发展，为热除草机械针对杂草群落精确除草奠定了基础。关键词：精确农业，热除草，差示扫描量热法，杂草识别，光谱分析江苏大学硕士学位论文ABSTRACTThefar-rangiIlgusingofherbicideshascauseda900dmanyofseriousproblemssuchaspollutionofenvironment，decreaseofbiologicaldiversity,changesoftheweedcommunity,andresistanceofweedstOher

5、bicides．ThermalweedcontrolisanalternativetOchemicalherbicides．StudyingonthermalcharacterandspectrapropertiesofweedswillhelptOimproveefficiencyofthermalweedingequipmentandreducepowerconsumption．Somespeciesofweedsincottonfieldswereselectedtoinvestigatetheirphysicsproperties，forinstance，Barnya

6、rd—grass，Spine—greensandPexsian—speedwell．Thermalreactionofthecropandweedsat25-150℃wasstudiedbydifferentialscanningcalorimetry(Dso，inordertosearchforsignificantparametersdenotingefficiencyofthermalweeding．Itisthefatalheattreatmenttemperatureandtheenergyconsumptionthatwerefiguredout．Thepeakv

7、alueandtheareaofendothermicreactionpeakinDSCthermogramwereanalyzed．ThepeakvaluesofleavesofBarnyard—grassandPersian—speedwellare84．79℃and85．75℃respectively．EnergiesabsorbedbyleavesofBarnyard·-grassandPersian·-speedwellinendothermicprocessare1256J／gand1265