现代近红外光谱技术的应用除传统的农副产品的分析外已扩展到众多的其他领域,主要有石油化工和基本有机化工、高分子化工、制药与临床医学、生物化工、环境科学、纺织工业和食品工业等领域。下面主要详细介绍下近红外光谱技术在草坪-土壤管理中的应用。
近红外光谱技术也是近年来在草坪管理中兴起的一种新的分析方法 , 可以快速、便捷、无损伤地同时检测草坪 -土壤系统中多种要素。使用该技术可以及时获取草坪草生长及环境状态数据,有效提高草坪管理决策管理水平。目前存在的问题是,利用近红外光谱技术建模需要的有关球场的各种基础化学分析数据还有待于积累。
1、NIRS在施肥管理中的应用
草坪-土壤系统中的营养水平直接影响到草坪的很多坪用性状, 从而间接地影响施肥、修剪、灌溉等辅助管理措施。现在施肥的通常做法是草坪主管基于对草坪颜色、长势的主观判断结合环境条件、季节变化来制定的。因为常规的分析方法耗时太长, 等分析结果出来时草坪-土壤中营养状态已经发生改变, 所得数据不再适用。应用NIRS 技术能弥补以上不足, 可迅速、有效地检测出草坪和土壤中营养水平是否存在潜在的过量或不足从而确定适宜的施肥时间和施肥量。
(1)草坪草营养含量的测定
采用 NIRS 技术和凯氏定氮两种方法测定百慕大草坪草的氮含量, 发现两种方法测得的氮含量存在显著相关性;在1993 年采用同样两种方法测定匍匐翦股颖和多年生黑麦草在整个生长季节内草屑的含氮量也呈现明显的线性相关。同时, 采用 NIRS 技术确定的施肥时间与基于季节性施肥或感官质量判断确定的施肥时间相比,可在减少施肥量的基础上保持相同的草坪质量。以上这些研究结果表明 NIRS 技术是一种相对可靠的分析方法,可帮助草坪管理者快速准确地掌握草坪草的氮含量。植物样品中的无机离子以一定形式与具有近红外吸收的有机基团结合, 因而也可以借助 NIRS 技术测定其含量。对K,Ca,M g,Fe,Zn,Mn和Cu矿质元素采用 NIRS 技术预测结果与采用传统的试验方法所得结果呈正相关, 但使用NIRS 确定这些矿质营养元素含量的精确度并不够高。
(2)土壤营养成分分析
传统的土壤成分含量检测以化学方法为主, 存在检测速度慢, 实时性差, 有污染等缺点。NIRS 用于土壤检测可以对土壤水分、养分、质地等进行实时和大批量分析, 获取球场土壤信息量大, 覆盖面宽, 而且不会对草坪造成人为破坏;其次是时效性强, 分析速度快, 可实现实时分析。另外操作简单、 成本低、 多组分可同时测定通过一次全光谱扫描,即可获得样品中各种化学成分的光谱信息。因此, NIRS 技术在草坪土壤检测方面潜力是巨大的。NIRS 法在评价土壤品质方面有很大的潜力。用 NIRS 测定土壤中全氮和碱解氮技术已经比较成熟, 对其他成分测定的效果还有待于进一步的实验证明。灌溉是草坪每天养护中必不可少的一项管理措施, 特别是干旱地区果岭的管理。合理灌溉的基础是及时获取草坪草和土壤中的水分含量和对天气变化的了解。NIRS分析方法是一种快速、简便及无破坏性的测量土壤水分的方法, 有很多研究者利用此方法分析土壤参数, 可以实时提供草坪-土壤中的水分信息, 确定适宜的灌溉量和灌溉时间。采用基于 NIRS 技术的多光谱图象进行系统分析, 获得草坪草含水量与草坪反光特性之间的相关性,然后通过测量草坪在可见光和红外线区域内的不同光波下的反光特性, 来预测草坪短期的水分胁迫。利用N IRS 测定土壤水分的其他研究也证明 NIRS与实验室化学分析法之间相关性高、误差小, 可以直接用于土壤水分的实时预测, 是测量土壤水分的一个可靠的分析方法, 可帮助草坪管理者实时有效地把握灌溉时间和灌溉量。
3.NIRS在草坪外观质量评价中的应用