0引言

油茶果采摘期受環(huán)境因素影響較大，不同地區(qū)的天氣、氣候、積溫、土壤肥力等條件不同，造成油茶果的成熟期有早有晚，因此油茶果的采摘時(shí)間應(yīng)根據(jù)其具體成熟度而定…。油茶果采收前的最后一個(gè)月是油脂積累的高峰期，這段時(shí)間油茶果含油量增幅最為明顯，同時(shí)伴隨著內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化。然而在此時(shí)期油茶果的外部形態(tài)特征如形狀大小、鮮果質(zhì)量、顏色等趨于穩(wěn)定，無(wú)明顯變化，從而給茶農(nóng)判斷油茶果的成熟度和最佳采摘期帶來(lái)一定的困難。故迫切需要提出一種快速準(zhǔn)確地檢測(cè)油茶果成熟度的方法，為油茶果的精準(zhǔn)采收作業(yè)提供幫助。

1、油茶果成熟期理化參數(shù)

從每一批次中取10個(gè)樣品進(jìn)行油茶果果高、果徑、鮮果質(zhì)量、鮮籽質(zhì)量、出籽率、含油率、果殼含水率等理化參數(shù)的統(tǒng)計(jì)，取每一批次各理化參數(shù)的平均值作為該批次樣品的理化值，計(jì)算每個(gè)理化參數(shù)在整個(gè)采摘期內(nèi)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果如表1所示。

可以發(fā)現(xiàn)油茶果的果高、果徑在整個(gè)采摘期內(nèi)出現(xiàn)些許的遞增，但遞增幅度很小，因此標(biāo)準(zhǔn)差較低，只有0.43 mm左右；鮮果質(zhì)量范圍在25～30g之間，鮮籽質(zhì)量范圍在10～15 g之間；油茶果的果殼含水率在采摘期內(nèi)有下降的趨勢(shì)，但下降的幅度較??；油茶果出籽率在35％～40％之間波動(dòng)，油茶果含油率隨著采摘時(shí)間的推遲而遞增，增幅達(dá)到59％，其標(biāo)準(zhǔn)差為5.55％，比其他理化參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差高很多，可見(jiàn)若提前采摘油茶果將造成茶油產(chǎn)量的嚴(yán)重?fù)p失。并且從采樣時(shí)間上看，11月10號(hào)油茶林中部分油茶果的果殼開(kāi)裂，油茶果進(jìn)入全面采收階段，至11月14號(hào)采收工作基本完畢，預(yù)留的5棵茶樹(shù)上的大部分油茶果的果殼開(kāi)裂，有的油茶果己脫落在地，符合油茶果過(guò)熟期特征，將此時(shí)采集的油茶果作為對(duì)照組，發(fā)現(xiàn)其含油率基本保持穩(wěn)定，說(shuō)明11月10號(hào)左右油茶果進(jìn)入完全成熟期，此時(shí)采摘可使茶油產(chǎn)量最大化，并且陸續(xù)有油茶果果殼開(kāi)裂并脫落導(dǎo)致難以收集，無(wú)法再推遲油茶林的整體采收時(shí)間。

因此本研究采用含油率作為油茶果成熟度的衡量指標(biāo)，并結(jié)合表2給出其成熟度的定量判別標(biāo)準(zhǔn)：采收前30 d左右，且含油率為(22．00±1．00)％的樣品作為成熟度I；油茶果采收前23 d左右，且含油率為(24．00±1．00)％的樣品作為成熟度II；茶果采收前16 d左右，且含油率為(27．00±2．00)％的樣品作為成熟度III；茶果采收前9 d左右，且含油率為(31．50±2．50)％的樣品作為成熟度IV；油茶果采收期間，且含油率為(35．00±1．00)％的樣品作為成熟度V。成熟度等級(jí)I～V的油茶果樣品的成熟度依次遞增，成熟度V的油茶果為完熟期樣品。本實(shí)驗(yàn)不包含過(guò)熟期樣品，因?yàn)檫^(guò)熟期的油茶果果殼開(kāi)裂容易脫落，憑借人眼很容易判別，無(wú)需借助高光譜設(shè)備。將以上5種成熟度油茶果樣品的高光譜數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)集，用作成熟度的分類。

基于像素點(diǎn)的油茶果高光譜圖像曲率校正

油茶果果面曲率較大造成高光譜成像后每個(gè)像素點(diǎn)的光譜強(qiáng)度差異較大，并且從油茶果圖像的中心區(qū)域往果子邊緣處的光譜強(qiáng)度逐漸減小，導(dǎo)致邊緣處的光譜反射率比中心處低，直接使用這種狀態(tài)下數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分類的誤差較大，現(xiàn)使用均值歸一化方法進(jìn)行校正。歸一化方法在光譜曲線預(yù)處理中有重要的應(yīng)用，可以在一定程度上減小水果形狀對(duì)采集光譜的影響。

774 nm通道油茶果樣品的反射率與背景的反射率差異最大，因此該通道能清晰地顯示油茶果樣品的灰度圖。圖3是在774 nm波段校正前后油茶果反射率的偽彩色分布，可以直觀地看到校正后油茶果像素點(diǎn)的反射率分布比校正前更均勻，說(shuō)明均值歸一化方法的有效性。

3、不同成熟度油茶果光譜特征分析

939個(gè)樣本曲率校正前后的光譜曲線圖見(jiàn)圖4，校正后的數(shù)據(jù)分布更加集中，數(shù)據(jù)特征更加明顯。670 nm處的吸收峰主要與油茶果殼中的花青素和葉綠素有判281，970 nm處的吸收峰與果殼中的水分有關(guān)。將5個(gè)不同成熟度等級(jí)的油茶果光譜數(shù)據(jù)分別取平均值，得到油茶果的成熟度曲線如圖5所示。可以發(fā)現(xiàn)，不同成熟度油茶果的光譜強(qiáng)度差異主要體現(xiàn)在500～630 nm和720～970 nm之間。在500～630 nm之間，成熟度I和成熟度II樣品的反射強(qiáng)度差別較小，隨著采樣時(shí)間的推遲，成熟度III和成熟度IV樣品的反射強(qiáng)度較前者有所降低，成熟度V樣品的反射強(qiáng)度降至最低，該波段范圍內(nèi)呈現(xiàn)出油茶果的光譜反射率隨成熟度的增加而降低的規(guī)律。在720～970 nm之間，成熟度II～V樣品的反射強(qiáng)度隨成熟度的增加而降低，而從成熟度I～v樣品的反射強(qiáng)度經(jīng)歷兩次先增高后降低的過(guò)程，可能是與果殼中內(nèi)源激素含量的動(dòng)態(tài)變化有關(guān)。在5個(gè)不同的采收時(shí)間點(diǎn)，成熟度曲線存在較明顯的區(qū)別，為成熟度分類提供了理論依據(jù)。

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審核編輯黃昊宇