CN102445276B - 一种用于烤烟氮肥管理叶色卡的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烤烟氮肥管理叶色卡的制备方法，步骤如下：根据不同施氮量烤烟移栽后30-60d烟叶提取的颜色特征参数RGB变化特点及其对烤烟氮肥用量的响应，建立六种不同色阶，形成圆环型叶色卡。田间通过叶色卡中心判读孔比对，用4减去比对色阶标号值再乘以2.5kg/hm²，计算结果即为每公顷追施氮肥用量；若比对色阶标号值大于等于4，则不施氮肥。本发明的烤烟氮肥管理的叶色卡具有携带方便、使用方法简单、测定快速可靠、成本低等特点，可满足广大农民和科技工作者进行烤烟实时实地施肥的需求。与常规施肥相比提高烤烟烟叶产量12.5-23.6％，提高氮肥利用率10％以上。

Description

一种用于烤烟氮肥管理叶色卡的制备方法

(一)技术领域

本发明涉及烤烟种植技术，具体说就是一种烤烟氮肥管理叶色卡的制备方法。

(二)背景技术

在烤烟栽培技术生产中，氮肥施用已经成为制约我国烤烟品质和产量提高的技术瓶颈之一。就现有文献报道，主要有以下几种施氮肥方法：(1)农民经验氮肥施用技术：根据往年的施肥用量确定氮肥的使用量和施肥时期，常常会使氮肥使用量过多或不足，引起烟叶产量和品质的下降。(2)测土配方施肥技术：依据土壤养分测定值和烤烟的需肥特性，结合烟叶的目标产量施肥。但该方法不足之处是需要野外大量采集土壤样本，并进行实验室分析，同时缺乏时效性，不能随时跟踪需肥情况。(3)利用叶绿素仪的SPAD值指导施氮技术：该方法根据叶片测定SPAD值，确定氮肥施用，该方法在其它作物(例如水稻、玉米和小麦)上作了尝试。但在烤烟施用氮肥上，没能推广应用；另外，该技术设备昂贵并且需要一定专业技术支撑。(4)利用比色卡诊断与施肥：专利申请号为00260513.9中公开了一种小麦叶片比色卡，该色卡能够识别冷型小麦，缩短了小麦育种中的鉴定选择周期。专利申请号为97241687.0中公开了一种水稻叶色卡，通过该色卡可以快速诊断植株的营养状况，确定是否施肥或其用量，以及采取相应的调控措施。但到目前为止，尚未出现一种用于烤烟氮肥管理的专用色卡。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种测定快速可靠、准确性高的烤烟氮肥管理叶色卡的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：其制备步骤如下：

步骤一：取样：随机选取移栽后30-60天不同施氮量种植区的烤烟10-20株，同一时间采摘从根部倒数第5片叶；

步骤二：提取烟叶图像RGB值：利用高分辨率的扫描仪分别扫描步骤一的采摘新鲜烟叶，图像分辨率为2550×3504像素，以JPG格式存储；利用Adobe Photoshop7.0以上版本的图形软件的直方图程序读取红、绿、蓝各个通道的图像均值，其中红、绿、蓝分别用R、G、B表示；

步骤三：测产：分时期采摘成熟叶片烘烤，分别测定不同施氮量种植区烟叶产量；

步骤四：色阶建立：根据不同施氮量的烤烟烟叶提取的颜色特征参数RGB与烟叶产量变化特点，依次建立六种不同色阶，首先以R为130、G为200、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶1；以R为120、G为180、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶2；以R为110、G为160、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶3；以R为100、G为140、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶4；以R为90、G为120、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶5；以R为80、G为100、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶6；

步骤五：转绘成叶色卡：将RGB通过计算机软件Adobe Photoshop7.0以上版本形成对应六种不同色阶，排版制作输出，附着在PVC板的表面，塑封，其外形为一张厚2mm圆环PVC板，外径50-90mm，内径15-20mm，划分六等份，每一份扇面代表不同色阶，依次标号为1、2、3、4、5、6。

烤烟氮肥管理叶色卡田间应用方法：

田间测定时，从团棵期至旺长期，即烤烟移栽30-60d内，每隔7至10d，将该叶色卡与烤烟倒数第5片叶贴紧，透过中心判读孔与周围色阶比对，用4减去比对色阶标号值再乘以2.5kg/hm²计算结果即为每公顷追施氮肥用量；若比对色阶标号值大于等于4，则不施氮肥。

本发明烤烟氮肥管理叶色卡具有携带方便、使用方法简单、测定快速可靠、成本低等特点，可满足广大农民和科技工作者进行烤烟实时实地施肥的需求。与常规施肥相比提高烤烟烟叶产量12.5-23.6％，提高氮肥利用率10％以上。

(四)附图说明

图1为烤烟氮肥管理叶色卡示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。

实施例1：结合图1，本发明一种烤烟氮肥管理叶色卡的制备方法，步骤如下：

步骤一：取样：随机选取移栽后30-60天不同施氮量种植区的烤烟10-20株，同一时间采摘从根部倒数第5片叶；

步骤二：提取烟叶图像RGB值：利用高分辨率的扫描仪分别扫描步骤一的采摘新鲜烟叶，图像分辨率为2550×3504像素，以JPG格式存储；利用Adobe Photoshop7.0以上版本的图形软件的直方图程序读取红、绿、蓝各个通道的图像均值，其中红、绿、蓝分别用R、G、B表示；

步骤三：测产：分时期采摘成熟叶片烘烤，分别测定不同施氮量种植区烟叶产量；

步骤四：色阶建立：根据不同施氮量的烤烟烟叶提取的颜色特征参数RGB与烟叶产量变化特点，建立六种不同色阶，首先以R为130、G为200、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶1；以R为120、G为180、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶2；以R为110、G为160、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶3；以R为100、G为140、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶4；以R为90、G为120、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶5；以R为80、G为100、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶6；

步骤五：转绘成叶色卡：将RGB通过计算机软件Adobe Photoshop8.02形成对应六种不同色阶，排版制作输出，附着在PVC板的表面，塑封。具体做法如下：

(1)建立一个正方形文档，其文档为宽度9cm、高度9cm、RGB模式。

(2)选择矩形选取工具，在菜单栏下面的面板样式为固定大小为1.5cm宽、9cm高。

(3)接着上一步的设置，新建一个图层，在文档里面画一个矩形，填充颜色是色阶1的RGB值，然后依次建立5个矩形，其填充色分别为色阶2、色阶3、色阶4、色阶5和色阶6的RGB值。将矩形横向排列整齐。

(4)选择图层，执行合并。合并之后选择滤镜→扭曲→极坐标→平面坐标到极坐标；

(5)点击圆形选择工具，将鼠标置于图形中心同时按下Shift+Alt键，移动鼠标拉成一个正圆，直径设置为8cm，再同时按下Ctrl+Shift+i键反选，按Del键删除，得到六等分圆形。

(6)点击圆形选择工具，将鼠标置于图形中心同时按下Shift+Alt，拉成一个正圆，直径设置为2cm，按Del键删除，得到六等分圆环，对应插入色阶标号1、2、3、4、5、6。

(7)制版输出，附着在PVC板的表面，圆环形形状如图1所示，塑封。

田间应用实例：

田间测定时，从团棵期至旺长期，即烤烟移栽30-60d内，每隔7d，将该叶色卡与烤烟倒数第5片叶贴紧，透过中心判读孔与周围色阶比对，用4减去比对色阶标号值再乘以2.5kg/hm²计算结果即为每公顷追施用氮肥量；若比对色阶标号值大于等于4，则不施氮肥。例如烟叶颜色对应色阶1，其计算过程为：(4-1)×2.5＝7.5kg/hm²，即每公顷追施纯氮用量为7.5kg；如折合含氮量35％硝酸铵用量，计算过程为：7.5/0.35＝21.4kg，即每公顷追施硝酸铵用量为21.4kg。

实施例2：2009年在黑龙江省烟草科学研究所试验场(宁安市)做实验，其土壤基本肥力土壤有机质23.0g·kg^-1，碱解氮105.6mg·kg^-1，速效磷43.70mg·kg^-1，速效钾240.0mg·kg^-1。烤烟品种为龙烟911。保证磷钾(70kg·hm^-2P₂O₅，145kg·hm^-2K₂O)固定情况下，设置以下6个氮肥处理，见表1。供试肥料为硝酸铵(35％N)、重钙(46％P₂O₅)和硫酸钾(54％K₂O)。磷肥与钾肥基施，氮肥基施和追肥(1∶1)。株距0.5m，行间距1.1m，垄长6m，小区(6垄×1.1m宽×6m垄长)面积39.6m²，3次重复。

表1田间氮肥施用量及产量

结合图1，本发明一种烤烟氮肥管理叶色卡的制备方法，步骤如下：

步骤一：取样：随机选取移栽后30天、40天、50天和60天不同施氮量种植区的烤烟10株，同一时间采摘从根部倒数第5片叶；

步骤二：提取烟叶图像RGB值：利用高分辨率的扫描仪分别扫描步骤一的采摘新鲜烟叶，图像分辨率为2550×3504像素，以JPG格式存储；利用AdobePhotoshop7.0以上版本的图形软件的直方图程序读取红、绿、蓝各个通道的图像均值，其中红、绿、蓝分别用R、G、B表示，见表2；

表2不同时期测定烟叶颜色特征参数RGB值

步骤三：测产：分时期采摘成熟叶片烘烤，分别测定不同施氮量种植区烟叶产量，见表3；

步骤四：色阶建立：根据不同施氮量的烤烟烟叶提取的颜色特征参数RGB与烟叶产量变化特点，如表3所示。烤烟氮肥用量超过60kg/hm²时，产量不再增加。而颜色特征参数R和G与氮肥用量成负相关，每公顷增加2.5kg氮肥用量，叶片颜色特征参数R平均降低10，G平均降低20，颜色特征参数B与施肥量变化不明显，平均为40。因而，依次建立六种不同色阶：以R为130、G为200、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶1；以R为120、G为180、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶2；以R为110、G为160、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶3；以R为100、G为140、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶4；以R为90、G为120、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶5；以R为80、G为100、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶6。由于色阶4对应施肥量，其烟叶产量达到最大值，因而，确定为标准色阶。烟叶的颜色对应在色阶1～3之间为氮肥用量视为不足，应补充氮肥，补足与色阶4对应施肥量的差值，即烟叶与色阶比对，用4减去比对色阶标号值再乘以2.5kg/hm²的计算值；烟叶的颜色对应在色阶4～6之间，氮肥充足，不用增施氮肥。

步骤五：转绘成叶色卡：将RGB通过计算机软件Adobe Photoshop8.02形成对应六种不同色阶，排版制作输出，附着在PVC板的表面，塑封。具体做法如下：

(1)建立一个正方形文档，其文档为宽度12cm、高度12cm、RGB模式。

(2)选择矩形选取工具，在菜单栏下面的面板样式为固定大小为2cm宽、12cm高。

(3)接着上一步的设置，新建一个图层，在文档里面画一个矩形，填充颜色是色阶1的RGB值，然后依次建立5个矩形，其填充色分别为色阶2、色阶3、色阶4、色阶5和色阶6的RGB值。将矩形横向排列整齐。

(4)选择图层，执行合并。合并之后选择滤镜→扭曲→极坐标→平面坐标到极坐标；

(5)点击圆形选择工具，将鼠标置于图形中心同时按下Shift+Alt键，移动鼠标拉成一个正圆，直径设置为8cm，再同时按下Ctrl+Shift+i键反选，按Del键删除，得到六等分圆形。

(6)点击圆形选择工具，将鼠标置于图形中心同时按下Shift+Alt，拉成一个正圆，直径设置为2cm，按Del键删除，得到六等分圆环，对应插入色阶标号1、2、3、4、5、6。

(7)制版输出，附着在PVC板的表面，圆环形形状如图1所示，塑封。

实施例3：2010年在黑龙江省烟草科学研究所试验场(宁安市)做试验，其土壤基本肥力土壤有机质26.2g·kg^-1，碱解氮116.6mg·kg^-1，速效磷54.25mg·kg^-1，速效钾258.37mg·kg^-1。试验设计：烤烟品种，龙烟911。保证磷钾(70kg·hm^-2P₂O₅，145kg·hm^-2K₂O)固定情况下，设置以下6个氮肥处理(52.5kg·hm^-2N，55kg·hm^-2N，57.5kg·hm^-2N，60kg·hm^-2N，62.5kg·hm^-2N，65kg·hm^-2N)。供试肥料为硝酸铵(35％N)、重钙(46％P₂O₅)和硫酸钾(54％K₂O)。磷肥与钾肥基施，氮肥基施和追肥(1∶1)。株距0.5m，行间距1.1m，垄长6m，小区(6垄×1.1m宽×6m垄长)面积39.6m²，3次重复。

结合图1，本发明一种烤烟氮肥管理叶色卡的制备方法，步骤如下：

步骤一：取样：随机选取移栽后30天不同施氮量种植区的烤烟10株，同一时间采摘从根部倒数第5片叶；

步骤二：提取烟叶图像RGB值：利用高分辨率的扫描仪分别扫描步骤一的采摘新鲜烟叶，图像分辨率为2550×3504像素，以JPG格式存储；利用Adobe Photoshop7.0以上版本的图形软件的直方图程序读取红、绿、蓝各个通道的图像均值，其中红、绿、蓝分别用R、G、B表示，见表4；

步骤三：测产：分时期采摘成熟叶片烘烤，分别测定不同施氮量种植区烟叶产量，见表4；

步骤四：色阶建立：根据不同施氮量的烤烟烟叶提取的颜色特征参数RGB与烟叶产量变化特点，如表2所示。施氮量与烟叶产量拟合为二次曲线y＝-3.8009x²+34.67x+199.91，R²＝0.89，烤烟氮肥用量在60kg/hm²时，产量达到最大值。而颜色特征参数R和G与氮肥用量成负相关，每增加15kg/hm²氮肥用量，叶片颜色特征参数R平均降低10，G平均降低20，颜色特征参数B与施肥量变化不明显，平均为40。因而，依次建立六种不同色阶：以R为130、G为200、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶1；以R为120、G为180、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶2；以R为110、G为160、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶3；以R为100、G为140、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶4；以R为90、G为120、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶5；以R为80、G为100、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶6。由于色阶4对应施肥量，其烟叶产量达到最大值，因而，确定为标准色阶。烟叶的颜色对应在色阶1～3之间为氮肥用量视为不足，应补充氮肥；烟叶的颜色对应在色阶4～6之间，氮肥充足，不用增施氮肥。

表4不同氮肥用量的烟叶RGB及烟叶总产量

田间应用实施例：

田间测定时，从团棵期至旺长期，即烤烟移栽30-60d内，每隔7d，将该叶色卡与烤烟倒数第5片叶贴紧，透过中心判读孔与周围色阶比对，用4减去比对色阶标号值再乘以2.5kg/hm²计算结果即为每公顷追施用氮肥量；若比对色阶标号值大于等于4，则不施氮肥。例如烟叶颜色对应色阶6，因为6大于4，故不施氮肥。如果烟叶颜色对应色阶3，其计算过程为：(4-3)×2.5＝2.5kg/hm²，即每公顷追施纯氮用量为2.5kg；如折合含氮量35％硝酸铵用量，计算过程为：2.5/0.35＝7.1kg，即每公顷追施硝酸铵用量为7.1kg。

实施例4：结合图1，本发明所述的烤烟氮肥管理叶色卡是一张厚2mm圆环PVC板，外径80mm，内径20mm，划分六等份，每一份扇面代表不同色阶，依次标号为1、2、3、4、5、6；田间测定时，从团棵期至旺长期，即烤烟移栽30-60d内，每隔7d，将该叶色卡与烤烟倒数第5片叶贴紧，透过中心判读孔与周围色阶比对，用4减去比对色阶标号值再乘以2.5kg/hm²计算结果即为每公顷追施用氮肥量；若比对色阶标号值大于等于4，则不施氮肥。例如烟叶颜色对应色阶2，其计算过程为：(4-2)×15＝30kg/hm²，即每公顷追施纯氮用量为5kg；如折合含氮量35％硝酸铵用量，计算过程为：5/0.35＝14kg，即每公顷追施硝酸铵用量为14kg。

用于快速诊断烤烟氮素叶色卡的制备方法，步骤如下：

步骤一：色阶建立：根据移栽后30-60天不同施氮量的烤烟烟叶提取的颜色特征参数RGB变化特点，建立六种不同色阶，首先以R为130、G为200、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶1；以R为120、G为180、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶2；以R为110、G为160、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶3；以R为100、G为140、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶4；以R为90、G为120、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶5；以R为80、G为100、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶6；

步骤二：转绘成叶色卡：将颜色特征参数RGB通过计算机软件Adobe Photoshop 7.0形成对应六种不同色阶，排版制作输出，附着在PVC板的表面，塑封。具体做法如下：

(1)建立一个正方形文档，其文档为宽度9cm、高度9cm、RGB模式。

(2)选择矩形选取工具，在菜单栏下面的面板样式为固定大小为1.5cm宽、9cm高。

(3)接着上一步的设置，新建一个图层，在文档里面画一个矩形，填充颜色是色阶1的RGB值，然后依次建立5个矩形，其填充色分别为色阶2、色阶3、色阶4、色阶5和色阶6的RGB值。将矩形横向排列整齐。

(4)选择图层，执行合并。合并之后选择滤镜→扭曲→极坐标→平面坐标到极坐标；

(5)点击圆形选择工具，将鼠标置于图形中心同时按下Shift+Alt键，移动鼠标拉成一个正圆，直径设置为8cm，再同时按下Ctrl+Shift+i键反选，按Del键删除，得到六等分圆形。

(6)点击圆形选择工具，将鼠标置于图形中心同时按下Shift+Alt，拉成一个正圆，直径设置为2cm，按Del键删除，得到六等分圆环，对应插入色阶标号1、2、3、4、5、6。

(7)制版输出，附着在PVC板的表面，圆环形形状如图1所示，塑封。

Claims (1)

1.一种用于烤烟氮肥管理叶色卡的制备方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一：取样：随机选取移栽后30-60天不同施氮量种植区的烤烟10-20株，同一时间采摘从根部倒数第5片叶；

步骤二：提取烟叶图像RGB值：利用高分辨率的扫描仪分别扫描步骤一的采摘新鲜烟叶，图像分辨率为2550×3504像素，以JPG格式存储；利用Adobe Photoshop7.0以上版本的图形软件的直方图程序读取红、绿、蓝各个通道的图像均值，其中红、绿、蓝分别用R、G、B表示；

步骤三：测产：分时期采摘成熟叶片烘烤，分别测定不同施氮量种植区烟叶产量；

步骤四：色阶建立：根据不同施氮量的烤烟烟叶提取的颜色特征参数RGB与烟叶产量变化特点，依次建立六种不同色阶，首先以R为130、G为200、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶1；以R为120、G为180、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶2；以R为110、G为160、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶3；以R为100、G为140、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶4；以R为90、G为120、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶5；以R为80、G为100、B为40的颜色特征参数组合定义为色阶6；

步骤五：转绘成叶色卡：将RGB通过计算机软件Adobe Photoshop7.0以上版本形成对应六种不同色阶，排版制作输出，附着在PVC板的表面，塑封，其外形为一张厚2mm圆环PVC板，外径50-90mm，内径15-20mm，划分六等份，每一份扇面代表不同色阶，依次标号为1、2、3、4、5、6。