茶葉鄰近葉片SPAD差值混沌行為研究

　　摘 要：對于茶葉品質的研究目前主要通過集中在內部化學成分測量，目前國內外很少研究將內部化學成分構成動力學系統(tǒng)進行研究分析。該文研究茶葉鄰近葉片SPAD差值混沌行為。用SPAD-502葉綠素計測量龍井茶和徑山茶鄰近葉片SPAD指標，接著計算SPAD差值。利用分形和混沌理論中的Grassberger-Procaccia （G-P）算法計算提取龍井茶和徑山茶和鄰近葉片SPAD差值隊列的分形維數(shù)，分別為9.07和12.29，這證明了龍井茶和徑山茶茶葉在受自然環(huán)境因子的制約和龍井茶和徑山茶鄰近葉片SPAD差值存在混沌行為。并根據(jù)茶葉茶葉片SPAD關聯(lián)維飽和度的混沌特性來定量復雜和多變葉綠素演化度和自然環(huán)境因子管理行為，進而確定茶葉的品質。
　　關鍵詞：茶葉葉片 混沌行為 環(huán)境因子 SPAD差值
　　中圖分類號：S24 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（c）-0101-02
　　茶葉品質的好壞將直接決定其在茶葉銷售市場上的經(jīng)濟價值，因此對茶葉品質相關的研究得到了過國內外相關研究人員廣泛的重視與關注[1]。對于茶葉品質的研究目前主要通過集中在內部化學成分測量，例如：吳云影等人運用原子吸收分光光度計法測量茶葉中所含的錳、鋅等微量元素指標，實驗結果顯示錳、鋅等微量元素會呈現(xiàn)一定程度上的損失[2]。王安俊等人對貴州省湄潭縣茶園茶葉以及土壤中所含有的水溶性氟指標進行測量 [3]。但是，目前國內外很少研究將內部化學成分構成動力學系統(tǒng)進行研究分析。
　　文章提出利用分形和混沌理論中的Grassberger-Procaccia （G-P）算法[4-5]提取龍井茶和徑山茶和鄰近葉片SPAD差值隊列的分形維數(shù)，來證明龍井茶和徑山茶茶葉在受自然環(huán)境因子的制約下葉片SPAD差值存在混沌行為，根據(jù)茶葉茶葉片SPAD關聯(lián)維飽和度的混沌特性來定量復雜和多變葉綠素演化度和自然環(huán)境因子管理行為，進而確定茶葉的品質。
　　1 材料與方法
　　1.1 儀器與材料
　　使用KONICA MINOLTA 公司生產(chǎn)的便攜手持式葉綠素計SPAD-502 定量龍井茶和徑山茶鄰近葉片SPAD指標，該儀器對于葉片測量測量精度為 SPAD單位偏差。檢測方式采用紅光外吸收及近紅外各一只光電二極管作為發(fā)射源，利用植物葉片雙波長吸收強度差度量方式來獲得植物葉片SPAD值。徑山茶葉采集自杭州西北部約浙江杭州市余杭區(qū)徑山茶種植園，龍井茶葉采集自浙江杭州市西湖區(qū)西湖龍井茶園，其中隨機選擇了100對葉片用SPAD儀器進行測量，每對葉片共測量3次差值，最后計算3次測量的取平均值作為后續(xù)分析使用。
　　1.2 GP算法
　　關聯(lián)積分定義為[4]：
　　（1）
　　其中，表示與的歐式距離，（·）階躍函數(shù)，因此可以計算出關聯(lián)維數(shù)：
　�。�2）
　　當足夠大到不再隨發(fā)生變化時，即吸引子最小嵌入維數(shù)：
　　（3）
　　2 試驗結果與分析
　　根據(jù)（1）～（2）式分別對徑山茶葉與龍井茶葉葉鄰近葉片SPAD差值隊列進行飽和關聯(lián)維計算。對于徑山茶當時間增量確定后，與的關系曲線在無標度區(qū)呈近似直線，且隨著嵌入維數(shù)的增加，直線段趨于平行。采用最小二乘法來確定·無標度區(qū)的斜率，即相空間的關聯(lián)維飽和度的值。從估計的關聯(lián)維數(shù)·演化狀況來看，當時趨向于穩(wěn)定。根據(jù)實驗結果可以計算出飽和關聯(lián)度最小嵌入維數(shù)和。換句話說說，徑山茶葉片鄰近葉片SPAD差值隊列演化動力系統(tǒng)會在相空間中的運動軌道上縮變到一個值約為12.29維度的吸引子上，描述該近葉片SPAD差值隊列演化動力系統(tǒng)需要8個因素，說明徑山茶葉鄰近葉片SPAD差值隊列受自然環(huán)境因子的制約混沌行為。對于西湖龍井茶葉鄰近葉片SPAD差值隊列進行分析顯示，飽和關聯(lián)度，最小嵌入維數(shù)，這也說明龍井茶葉鄰近葉片SPAD差值隊列會受自然環(huán)境因子的制約混沌行為。
　　3 結語
　　該研究將分形和混沌理論應用到徑山和龍井茶茶葉葉片分析中，使用自相關函數(shù)檢驗使用葉綠素計SPAD-502儀測量得到的徑山和龍井茶茶葉SPAD差分系列值，并確定徑山茶和龍井茶遲滯時間，利用GP算法在相空間重構該差分系列值，進而獲得徑山和龍井茶茶葉SPAD差分系列關聯(lián)維飽和度，分別為9.07和12.29，這證明了龍井茶和徑山茶茶葉受自然環(huán)境因子的制約，龍井茶和徑山茶鄰近葉片SPAD差值存在混沌行為。
　　參考文獻
　　[1] 朱旭君，王玉花，張瑜，等.施肥結構對茶園土壤氮素營養(yǎng)及茶葉產(chǎn)量品質的影響[J].茶葉科學，2015（3）：248-254.
　　[2] 吳云影，莊東紅，李張偉. 新鮮鳳凰單樅茶葉與成品鳳凰單樅茶葉微量元素含量比較[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2014（11）：359-361.
　　[3] 王安俊，林麗，毛博文，等.貴州湄潭縣茶園土壤和茶葉中的氟含量分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2014（16）：3907-3909.
　　[4]馮光爍，楊海青，魏民祥.發(fā)動機轉速時間序列分形特征分析[J].機械科學與技術，2008（11）：1283-1286.

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