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新型拉曼光譜設備 為精準農業插上“科技”翅膀

儀表產業 2020年12月15日 14:07:48 來源:儀器網人氣:9143
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  【儀表網 儀表產業】農業生產是國民經濟和社會發展的基礎,它不僅是人類的衣食之源、生存之本,更是各領域工業生產的重要前提。我國作為世界農業的起源地之一,同時也是一個農業大國,農耕歷史悠久、農業資源和農產品種類十分豐富。長期以來,農業生產為我國的社會經濟發展做出了巨大貢獻。
 
  農業的發展以科技進步為基礎,從刀耕火種的原始農業到以畜力、人力為基礎的傳統農業,再到機械化、規?;默F代農業,我國的農業生產方式也經歷了諸多變革。近年來,隨著科學技術的快速發展,無人機、機器人、計算機及傳感器等新興技術被廣泛用于農業生產領域,極大地提升了生產質量和生產效率,精準農業也由此而生。
 
  精準農業又被稱為精確農業或精細農作,是一種基于信息和知識管理的現代農業生產系統,其通過將高新技術與現代農業技術結合,來對農業資源、農作物等進行精確的定時、定位與定量控制,以實現優質、高產、低耗和環保的可持續發展農業。精準農業技術主要包含信息獲取、信息管理和決策及變量作業3個部分,信息獲取是指準確、連續、適時地獲取農作物、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發育的環境條件。
 
  養分生理指標作為農作物的內部指標,與作物生長狀態以及產量密切相關,如氮、磷、鉀、鋅等營養元素的缺失都有可能引起植物的異常生長。因此在精準農業中,快速、無損、準確地獲取農作物養分生理信息,對于農業生產、決策和作物生長狀態的檢測等具有重要意義。植物養分檢測需要專業的檢測儀器及設備,基于光譜和圖像的信息獲取傳感器、便攜式設備、農田在線監測儀器和設備都可以有效對農作物生理信息進行快速檢測。
 
  近日,來自新加坡-麻省理工學院研究與技術聯盟(SMART)的一個團隊開發出了一種便攜式的新設備,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,并會以獨特的方式散射光,通過分析該散射光,就可以確定樣品中存在哪些化學物質。該設備的主要優勢是可以被攜帶到農田現場,對植物葉子中的營養成分進行實時快速檢測。
 
  除了可以檢測植物的養分生理指標,該傳感器還可以通過測量其他代謝物的水平來識別其他問題,例如“避蔭綜合征”等現象。據研究人員介紹,如果這一設備能夠推廣到更多種類的作物上,將有助于提高作物產量,并通過減少化肥使用量來減輕環境污染。
 
  在分析檢測領域,拉曼光譜設備的重要性不言而喻,憑借著簡單快速、靈敏度高、可重復等優勢,拉曼光譜分析法現已成為一項成熟的非接觸式無損檢測技術,廣泛用于環境、食品與文物保護等領域。相信隨著我國拉曼光譜儀產業的迅速發展,各類新型的拉曼光譜設備將會層出不窮,有效推動精準農業等產業的顯著進步。
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