[发明专利]基于激光诱导击穿光谱的水稻种子活力分级检测方法

说明书

本发明一种基于激光诱导击穿光谱的水稻种子活力分级检测方法，通过对待测水稻种子样品的表面进行扫描测量，得到样品表面的激光诱导击穿光谱，建立水稻种子激光诱导击穿光谱与水稻种子活力之间的预测模型，将去噪处理后的待测样品表面所有测量点的激光诱导击穿光谱输入所述预测模型，判断出待测水稻种子的活力。本发明具有速度快、效率高、成本低、测试重现性好、可在线分析、准确度较高等优点。

技术领域

本发明属于水稻种子活力检测技术领域，特别涉及一种基于激光诱导击穿光谱的水稻种子活力分级快速检测方法。

背景技术

水稻是中国最重要的粮食作物之一，目前，我国水稻的播种面积约占粮食作物总面积的1/4，但其产量约占全国粮食总产量的1/2。水稻产量的波动会直接影响粮食供给，威胁我国粮食安全。水稻种子活力是衡量种子质量优劣的重要指标之一，是种子发芽速率和生长量的综合反映。高活力水稻种子具有明显的生长优势和生产潜力，对种子经营和农业生产有着极其重要的意义。而水稻种子活力在种子生理成熟时最高，随着贮藏时间的延长而发生着自然不可逆的种子老化，相应的种子活力也逐渐降低。因此，在播种前及时对水稻种子活力进行分级检测和筛选意义重大。

传统水稻种子活力的检测方法有：酶活性的测定、三磷酸腺苷(ATP)含量测定、幼苗生长测定、发芽速度测定和高光谱成像技术等等，虽然这些检测方法能够准确直观地预测种子活力，但存在操作复杂、耗时长、可重复性差等缺点。如，高光谱成像技术采用的是水稻种子表面的反射光谱来判断水稻种子的活力，这一技术存在一定的缺陷，当水稻种子表面存在污染或仅只有水稻种子表面发生变化时，就会影响该检测技术的准确性。为了解决这一问题，需要找到一种简便、快捷、高效、经济、准确度高的水稻活力检测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种较高准确度、能够快速测量的激光诱导击穿光谱水稻种子活力分级检测方法。

本发明提出一种基于激光诱导击穿的水稻种子活力分级检测方法，包括以下步骤：

S1、挑选颗粒饱满、无霉变、大小形状基本相同、种子生理成熟不久的水稻种子，剔除夹杂物和杂种子；将筛选的种子破休眠处理，进行高温高湿人工老化实验，获得不同老化天数、不同活力的水稻种子样品；

S2、采用扫描测量方式，利用激光诱导击穿光谱仪测量出所述不同活力水稻种子样品表面的光谱；

S3、对所述不同活力水稻种子样品的激光诱导击穿光谱进行去噪处理；

S4、利用神经网络建立水稻种子活力分级预测模型，根据所述去噪处理后的不同活力水稻种子样品的激光诱导击穿光谱，训练得到水稻种子激光诱导击穿光谱与水稻种子活力之间的预测模型；

S5、采用扫描测量方式，利用激光诱导击穿光谱仪测量出待测水稻种子样品表面的光谱；

S6、对所述待测水稻种子样品的激光诱导击穿光谱进行去噪处理；

S7、将去噪处理后的所述待测水稻种子样品表面所有测量点的激光诱导击穿光谱作为所述预测模型的输入，根据所述预测模型，判断出待测水稻种子的活力。

可选的，所述步骤S2和S5中，所述激光诱导击穿光谱仪测量所述不同活力水稻种子样品和待测水稻种子样品表面在250—800nm范围内的光谱，在同一颗水稻种子表面的同一点上测量多次。

可选的，所述步骤S4中，设在同一颗水稻种子表面的同一点上测量的次数为N1，则删除前面x1次测量的数据，其中x1N1，利用后面N1-x1次的测量数据来构建水稻种子活力分级预测模型。

可选的，所述步骤S7中，设在同一颗待测水稻种子表面的同一点上测量的次数为N2，则删除前面x2次测量的数据，其中x2N2，利用后面N2-x2次的测量数据来判断出待测水稻种子的活力。

可选的，根据水稻种子表面的污染、水稻种子表面变化情况确定删除数据中x1的大小，但x1不小于4。