根據(jù)大量研究表明，氮素是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，是氨基酸、蛋白質(zhì)、生物堿、核酸和葉綠素等物質(zhì)的主要組成成分，水稻器官的發(fā)育和成長(zhǎng)都要維持一定的氮水平。氮素的缺乏直接影響作物的氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)的合成，使作物光合作用能力降低，從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低。由于氮在土壤中的淋洗作用，施氮過多，容易造成地下水污染，因而如何在保證作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的同時(shí)，又防止作物生產(chǎn)帶來的環(huán)境污染是各國(guó)政府、農(nóng)學(xué)家和生產(chǎn)者所面臨的重要的問題。解決這個(gè)問題的關(guān)鍵是能實(shí)時(shí)獲取作物生長(zhǎng)過程中氮素含量，這就需要一種能夠在作物生產(chǎn)過程中準(zhǔn)確、快速、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)作物氮素狀況和長(zhǎng)勢(shì)動(dòng)態(tài)的有效方法，以實(shí)現(xiàn)按需精確施肥。

國(guó)內(nèi)外專家與學(xué)者在植物氮素含量快速、無損研究也很多，有近紅外光譜檢測(cè)、多光譜圖像檢測(cè)、遙感影像處理檢測(cè)等方法。已推出一批成果產(chǎn)品，如日本產(chǎn)的CCN6000和SPAD 502等，國(guó)內(nèi)可直接測(cè)量植物葉片氮含量的儀器未見報(bào)道。國(guó)外儀器的缺點(diǎn)在于成本高，不適合田間業(yè)或不能直接測(cè)量出植物氮素含量，在我國(guó)推廣困難。

為了在我國(guó)推廣植物氮含量實(shí)時(shí)在線檢測(cè)技術(shù)，實(shí)施精細(xì)化農(nóng)業(yè)作業(yè)，研究者開發(fā)出基于光譜技術(shù)的水稻葉片氮含量檢測(cè)儀。利用近紅外與可見光對(duì)植物葉片中的葉綠素、氮含量的敏感效應(yīng)，找出相應(yīng)光譜透射率與它們間的關(guān)系并進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)表明，該儀器可以準(zhǔn)確地測(cè)量出植葉片的葉綠素含量，較準(zhǔn)確地測(cè)量出水稻葉片的氮含量。該儀器經(jīng)過研究者的逐步深入研究與改良后，儀器檢測(cè)精度高，穩(wěn)定可靠。并成功進(jìn)入市場(chǎng)成為了一款可測(cè)量植物葉綠素含量、氮素含量的植物養(yǎng)分速測(cè)儀。在精細(xì)化施肥作業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。

研究者的該成果在精細(xì)化施肥過程中不僅可以準(zhǔn)確獲取作物對(duì)肥料的須求量，節(jié)約肥料成本，也可以降低過量化肥的使用導(dǎo)致的土壤環(huán)境惡化和水資源污染。具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義。

該研究成果刊登于《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》第7期上，第一作者為浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院博士聶鵬程，通信作者為何勇教授。