孙旭东
华东交通大学机电与车辆工程学院 南昌 330013
采收期预测源于精准农业的理念，适时采收是水果提质增效的重要技术手段。过早采收，果实内营养成分未转化完全，影响水果的品质和产量。过迟采收，增加落果、贮藏易烂，加重树体养分的消耗，使树势衰弱，影响次年生产。手持式近红外光谱仪器具有快速、无损和原位测量等优点，是树上水果品质原位检测的最佳技术手段。
目前，手持式近红外光谱仪器的模型多在实验室条件下建立。果园环境与实验室相比，存在多种影响因素，诸如温度、阳光等。果园环境下，阳光由早到晚，均处于动态变化中。阳光变化同时影响果实和参比的能量谱。吸光度(A=-log(S-D)/(R-D))，S为果实能量谱，D为暗电流，R为参比能量谱。在实验室建模时通常认为参比能量谱R不变，间隔若干采样次数采集一次参比能量谱，计算吸光度A。但果园环境中阳光是变化的，阳光一方面通过果实进入检测器探头，另一方面阳光变化导致参比能量谱动态变化，这往往容易导致实验室建立的模型在果园中部分失效。我们前期研究发现，果实尺寸越小，阳光的影响越显著，例如透过葡萄果实进入探头的平均阳光信号约占果实信号的1%，而脐橙约为1‰[1,7]。因此，可以从化学计量学角度，视阳光为外部影响参数，应用外部参数正交化(EPO)等方法进行校正，探索实验室模型的果园应用，提高历史数据的利用率，减少重复性的工作。采收期预测是手持式近红外光谱仪果园应用的典型案例之一。澳大利亚Walsh教授团队将手持式仪器成功用于芒果采收期预测，以干物质含量作为采收期预测指标，芒果协会将芒果增收的40%归结为采收期的创新应用[2]。日本、比利时和意大利的科研团队也从事采收期预测的应用研究[4-6]。我们近年也在探索手持仪器的柑桔采收期预测应用，例如验证满足采收标准脐橙果实占比随采收期的变化（图1）[7]、生成采收决策处方图（图2）。果农可以依据采收处方图，合理安排采摘，未来也可以将处方图配对的品质指标和果树位置，下载至采收机械，按图采收，但某种程度上取决于采摘机械的产业应用进程。
图1 满足采收标准脐橙随采收期变化曲线
图2 脐橙采收决策处方图（紫色代表完熟、橙色代表成熟、粉色代表近熟）
我国水果采收期预测尚处于基础研究阶段。技术、仪器和标准等都有待深入。例如，采收期预测标准应视水果种类、用途做出科学调整，例如出口的后熟型水果、立即上市销售和贮藏型水果的采收标准不同，采收期预测也应做相应的调整。
参考文献
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[7] 宮本久美. 果樹の生育診断への近赤外分光法の応用 [J]. 農業機械学会誌, 2007, 69(3): 11-14.
[8] Sun, X., Guo, F., Liu, J., Chen, Z., Abobatta, W. F., Nawaz, M. A., Feng，S. From lab to orchard use for models of hand-held NIRS instrument: A case for navel orange quality assessment considering ambient light correction[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2024, 219: 108797.
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