DB32∕T 2964-2016 稻麦生长指标无损监测诊断技术规程

ICS65.020.20B22备案号：51411-2016江苏省地方标准DB32DB32/T2964-2016稻麦生长指标无损监测诊断技术规程TechnicalSpecificationforCropGrowthIndexNon-destructiveMonitoringandDiagnosis2016-09-20发布2016-11-20实施江苏省质量技术监督局发布DB32/T2964-2016前言本标准在编写结构、格式和编辑方法等方面符合GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》的规定编写。本标准由南京农业大学提出。本标准由南京农业大学、江苏智慧农业技术有限公司起草。本标准主要起草人：曹卫星,倪军,朱艳,田永超,姚霞,刘小军,马吉锋DB32/T2964-20161稻麦生长指标无损监测诊断技术规程1范围本标准规定了稻麦生长指标无损监测诊断的术语、缩略语、适用范围、设备、设备安装、测量方法、现场检测及质量评定等内容。本标准适用于稻麦冠层归一化植被指数、比值植被指数、叶面积指数、叶层氮含量、叶层氮积累量、叶干重无损监测诊断。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2900.90-2012电工术语电工电子测量和仪器仪表GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）GB/T6593-1996电子测量仪器质量检测规则GB11463-1989电子测量仪器可靠性试验GB/T25392-2010农业工程电气和电子设备对环境条件的耐久试验NY525-2012有机肥料NY/T653-2002农业电子信息产品通用技术条件农业应用软件产品3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1稻麦生长指标无损监测通过对稻麦冠层特征光谱反射率实时、快速测量，定量化获取稻麦叶层氮含量（单位：%）、叶层氮积累量（单位：g/m2）、叶面积指数和叶干重（单位：kg/m2）等生长指标。3.2稻麦生长诊断基于养分平衡原理，根据监测的稻麦氮积累量数据，通过运行植株适宜氮积累量模型，精确设计稻麦生长后期适宜追氮量。4缩略语NDVI：NormalizedDifferenceVegetationIndex,归一化植被指数；RVI：RatioVegetationIndex）比值植被指数；LAI：LeafAreaIndex，叶面积指数；LNC：LeafNitrogenContent，叶层氮含量；LNA：LeafNitrogenAccumulation，叶层氮积累量；LDW：LeafDryWeight，叶干重。DB32/T2964-201625基本规定5.1监测内容稻麦生长指标无损监测内容应包括稻麦冠层NDVI、RVI、LAI、LNC、LNA、LDW。5.2诊断内容稻麦生长指标无损诊断内容包括判断稻麦氮素盈亏，计算追氮量。5.3质量要求5.3.1NDVI测量范围：-0.99～0.99。5.3.2RVI测量范围：≥0.01。5.3.3LNC测量范围：0～5.5%。5.3.4LNA测量范围：0～30g/m2。5.3.5LAI测量范围：0～11.0。5.3.6LDW测量范围：0～1.5kg/m2。6设备6.1设备组成稻麦生长指标无损监测诊断设备应包括多光谱传感器、采集器及附属机构。6.2多光谱传感器6.2.1多光谱传感器从结构上分为上行光传感器和下行光传感器。上行光传感器用于接收太阳辐射光信息，下行光传感器用于接收作物冠层反射光信息。6.2.2性能参数上行光传感器：余弦接收（具有太阳光入射天顶角余弦校正）；平板型毛玻璃余弦校正，透过率75%；下行光传感器：视场角30o；通道数量：2通道；反应波段：720nm，810nm；光谱带宽：≤10nm；光学感应器：1.6mm2硅光二极管；传输线（标准）：RVVP屏蔽电缆；接头（标准）：小型3针母头；工作温度：0～65oC；工作湿度：0～85%RH；NDVI测量相对误差：≤15%；RVI测量误差：≤15%；LNC测量误差：≤15%；LNA测量误差：≤18%；LAI测量误差：≤15%；DB32/T2964-20163LDW测量误差：≤15%。6.3采集器6.3.1采集器主要用来处理光谱信息，运算反射率，耦合作物生长监测模型与诊断调控模型，计算作物生长指标及氮肥调控量；具备按键控制、液晶显示等功能。6.3.2性能参数采集通道：2个标准模拟口；显示读数：当前测试环境温度值、稻麦冠层特征谱段反射率数值、相应植被指数（NDVI，RVI）、稻麦生长指标数值（LNC、LNA、LAI、LDW)以及氮肥调控量；分辨率：12位；采样频率：50Hz；电源：9V干电池/一节；工作功耗：≤80mW；尺寸：142mm×104mm×42mm（长×宽×高）；数据格式：二进制；工作环境：0～65oC，0～85%RH；材质：ABS工程塑料，防水等级IP65；显示：12864液晶屏；功能按键：6个，“测量、监测、诊断、复位、开机、关机”；追氮量诊断精度：水稻:±0.2kg/亩，小麦±0.15kg/亩。6.4附属机构6.4.1附属机构包括水平横梁、支撑杆、套管、采集器连接件和水平仪。水平横梁用于固定多光谱传感器；支撑杆用于连接水平横梁和固定套管，方便操作；套管用于固定水平仪和采集器。6.4.2性能参数支撑杆规格：长（1500mm～2100mm），直径（24mm），化学氧化处理；横梁规格：长（270mm），宽（40mm），化学氧化处理。6.5软件6.5.1具备稻麦冠层特征光谱实时采集、处理功能。能提供光谱反射率数据、光谱植被指数数据监测与显示。6.5.2具有稻麦生长指标监测、显示功能。能根据稻麦叶层氮含量光谱监测模型、叶层氮积累量光谱监测模型、叶干重光谱监测模型、叶面积指数光谱监测模型进行生长指标的计算与显示。6.5.3具有稻麦长势诊断、显示功能。提供农业知识库支持的稻麦长势诊断能力，根据实时测量的稻麦生长指标，诊断稻麦氮素亏缺程度，给出追肥量。6.6一般规定6.6.1稻麦生长指标无损监测诊断设备应每年检定或者校准一次。6.6.2设备应配套齐全，功能完整，主要技术参数应符合本规程要求。6.6.3采集器外壳表面应光滑，色泽鲜明，不应有裂纹等缺陷。6.6.4多光谱作物生长传感器金工件应完整，不应有裂纹、毛刺，表面镀层应均匀，色泽鲜明，附着牢固，表面平整。DB32/T2964-201646.6.5附属机构金工件应完整，不应有裂纹、毛刺，表面镀层应均匀，色泽鲜明，附着牢固，表面平整。6.6.6设备使用可靠性应不低于95%。7设备安装7.1安装水平横梁在支撑杆的末端安装螺丝并旋转固定，然后安装水平横梁。7.2安装采集器连接件与水平仪将采集器连接件与水平仪分别通过螺丝固定在支撑杆合适位置。建议采集器支架安装在您拿支撑杆时容易操作的位置，水平仪安装在膝高的位置。7.3安装多光谱传感器将上、下行光传感器分别放置于水平横梁上下方，并将上行光传感器的数据线穿过水平横梁的圆孔与下行光传感器的数据线一起束在支撑杆上。7.4安装采集器及连接传感器将采集器固定于采集器连接件上，并通过航空插头分别连接传感器。7.5高度调节调节支撑杆高度，适合实际田间测试需要。7.6一般规定7.6.1各部件须检查合格后方可进行装配。7.6.2螺栓、螺钉等紧固件应紧固，联接可靠，不应松动。7.6.3多光谱传感器航空接头母槽与采集器航空接头公槽有明显匹配特征。7.6.4设备电源电线与主板电路应进行加牢防护。8测量方法8.1测量选择在晴朗无云或少云、无风或微风的环境下，中午11点30分至13点之间进行。按照要求进行设备的安装，使设备处于正常工作状态。测试者身着深色衣服，手持设备迎光测试。8.2调节设备高度，使下行光传感器位于稻麦冠层上方1.0～1.2米处，通过水平仪，调节支持杆角度，使得传感器务必与作物冠层保持垂直。8.3选择“测量”按键，设备采集稻麦冠层在720nm，810nm两个波段处的反射率，液晶屏显示两个波段的反射率以及NDVI值和RVI值。8.4选择“监测”按键，设备调用稻麦生长指标光谱监测模型，液晶屏显示LNC（单位：%）、LNA（单位：g/m2）、LAI和LDW（单位：kg/m2）。8.5选择“诊断”按键，设备调用诊断调控模块，液晶屏显示精确追氮量（kg/亩）。8.6选择“复位”按键，设备调用复位程序，恢复到开机状态。9现场检测DB32/T2964-201659.1检测环境条件检测环境应符合8.1规定的条件。9.2检测准备9.2.1检测前，应按照设备使用说明书的规定进行样机的安装和调试，确认达到正常状态后方可进行试验。9.2.2检测人员应熟悉设备的结构和性能，能熟练地操作设备，并能按照产品使用说明书进行调试。正确使用设备。检测期间操作人员不能随意更换。9.2.3应该有可供连续测试整个生育时期的水稻或者小麦。9.2.4测试时期应在水稻或者小麦拔节期、孕穗期。9.2.5检测前应对测试的农田小区进行调查，调查的内容有：一米双行的茎蘖数、行距、长势均匀度也叶龄动态，并做好记录。9.3检验用仪器设备9.3.1检验用仪器、仪表必须在周检期内，并在使用前校准合格。9.3.2检验用仪器设备：a)高光谱地物光谱仪；b)叶面积仪；c)流动分析仪。9.4整机检测实施9.4.1检测时，设备检测的范围须是水稻或者小麦的冠层。9.4.2检测时，按不同的小区进行测试，对于每一块小区用稻麦生长指标无损监测诊断设备和高光谱地物光谱仪随机测量8-10次，求平均值，对比NDVI,RVI。9.4.3检测时，与设备测试同步，在测试点附近人工破坏性采样，对于小麦，在长势均匀处随机采20单茎，连根收集；对于水稻，随机采取至少三穴，连根收集；剪根，按茎、叶、穗器官分样，并做好相应标记；对分样后的叶片，用叶面积仪测定其叶面积，并计算出LAI；将分样后的茎、叶、穗烘干处理，其方法为：在105℃下杀青30分钟，再于80℃下连续烘干24小时；烘干后，分别测定茎、叶、穗干物重并记录；用流动分析仪测定LNC，计算LNA并记录。其中：LAI按式（1）计算：（1）LNA按式（2）计算：LNA（单位：g/m2）=LNC（单位：%）×LDW（g/m2）（2）9.5性能指标检验9.5.1分别记录稻麦生长指标无损监测诊断设备和高光谱地物光谱仪测量的归一化植被指数和比值植被指数，计算两种设备的平均相对误差作为稻麦生长指标无损监测诊断设备的测量误差。DB32/T2964-201669.5.2分别记录稻麦生长指标无损监测诊断设备测量的LNC、LNA、LAI、LDW数值，用理化试验分析方法分别计算对应测量点的稻麦LNC、LNA、LAI、LDW数值。计算两种方法测量的平均相对误差作为稻麦生长指标无损监测诊断设备的测量误差。9.5设备可靠性使用可靠性单机考核累计工作时间不得少于120h，检测过程中除易损件外，不允许更换其它零件。有效度按下式计算：ZgZTKTT式中：K—使用可靠性，单位为%；gT—故障排除时间，单位为小时（h）；ZT—纯工作时间，单位为小时（h）。10质量评定10.1检验项目见表1。表1不合格项目分类不合格分类检验项目标准条款出厂检验型式检验类项A1安全要求7.6.27.6.37.6.4√√2可靠性5.6.6√√B1归一化植被指数5.2.2—√2比值植被指数5.2.2—√3叶层氮含量5.2.2—√4叶层氮积累量5.2.2—√5叶面积指数5.2.2—√6叶干重5.2.2—√7追氮量5.3.2—√注：“√”的记号必须做的项目；“—”的记号不必做的项目10.2抽样方法10.2.1采用随机抽样，在工厂近六个月生产的产品中随机抽取，正常批量生产时的检验批量N为20台，样本量n为2台，在用户或销售部门抽取时可不受此限制，抽取的样品应是工厂生产的合格设备。10.2.2可靠性试验时可以单独抽取进行，也可以用2台样本直接进行。1台用于考核，1台备用。由于非质量问题造成样机故障致使试验无法进行时，可以启用备用样机。DB32