蘋果套袋栽培對果實(shí)顏色影響分析技術(shù)研究

王洪平

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院，遼寧沈陽110866）

水果套袋栽培是生產(chǎn)上應(yīng)用十分廣泛的一項(xiàng)技術(shù)，可有效防治果實(shí)害蟲，生產(chǎn)無公害優(yōu)質(zhì)蘋果[1-2]。套袋可改變果實(shí)生長的環(huán)境條件[3-5]，使果實(shí)顏色發(fā)生變化，甚至?xí)蛊渥凕S不易著色[6]。

目前，物體顏色測定包括儀器測定和目測法，儀器測定是將每種顏色的測定用數(shù)字表示，由色度坐標(biāo)值和亮度因數(shù)標(biāo)出顏色在色度中的位置以了解顏色；目測法要用標(biāo)樣與試樣對比[7]，相對繁瑣。如應(yīng)用光電積分法和光譜光度法及光學(xué)多通道法測定儀器進(jìn)行物體顏色測定，分析效果良好，但需專用儀器才能完成[8]，且專業(yè)色彩測定體系需要多種參數(shù)與測定儀器[9]；草坪顏色測定可用簡單方法，即將葉綠素含量與草坪反光率進(jìn)行相關(guān)分析[10]，但這種方法僅適合綠色；蛋殼顏色可用ECR測色儀測定出白、粉、褐、綠等顏色的色度，也可用QCR儀測定，但這些也需要專用儀器[11-12]；紅色、綠色、藍(lán)色三原色（簡稱RGB）的數(shù)量表示顏色的三刺激值，后來演化成CIE-XYZ三刺激值表色系統(tǒng)[13]，并被用于測定蘋果顏色，但其需要專用色差計[14]，且測定結(jié)果不易被理解[13]。數(shù)字化技術(shù)尤其是數(shù)碼相機(jī)普及應(yīng)用后，RGB被具體化，大量應(yīng)用到顏色分析。

為明確套袋對蘋果果實(shí)顏色的影響，本試驗(yàn)采用數(shù)碼相機(jī)拍攝并對顏色做數(shù)字化處理，應(yīng)用紅綠藍(lán)三原色分離技術(shù)進(jìn)行比較和統(tǒng)計分析，以期找到簡便可行的蘋果顏色檢測、比較方法。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

蘋果品種為富士，栽培地點(diǎn)為遼寧大連普蘭店，套袋時間為2009年6月20日，摘袋時間為2009年9月20日，采收時間為2009年10月14日。同時保留部分果實(shí)不套袋，作比較分析材料。

套袋種類：雙層紙袋，其中，外層袋外茶內(nèi)黑（150 cm×182 cm），內(nèi)層袋紅色（147 cm×164 cm）并涂蠟，由瓦房店市彤樂果袋廠生產(chǎn)。

1.2 檢測分析設(shè)備

富士數(shù)碼相機(jī)，型號FinePix2800Zoom，由富士公司（中國）生產(chǎn)。照明設(shè)備為普通熒光燈（220 V，40W）。圖像分析軟件為Adobe Photoshop 7.0中文版（精簡縮減版）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 照片拍攝 蘋果采摘后第7天進(jìn)行數(shù)碼照片拍攝。首先將2只普通40W熒光燈按仰角45°，水平轉(zhuǎn)角（中心部位與拍攝軸線夾角）45°，直線距離2m位置安放。拍攝環(huán)境距離自然光源（窗戶）較遠(yuǎn)，免受外光影響。

然后將數(shù)字相機(jī)白平衡分別設(shè)置為日光燈1、日光燈2、日光燈3，并分別在上述照明條件下拍攝白紙畫面，回放觀察哪個白紙顏色還原最好。本試驗(yàn)選中日光燈2，閃光燈設(shè)置為“關(guān)閉”。

再將套袋與不套袋試驗(yàn)材料各取1只放置在拍攝位置，數(shù)碼相機(jī)距離蘋果1m，半按快門鎖定對焦后，將相機(jī)向前移動0.2m，然后按下快門，獲得虛化的蘋果照片。每對蘋果各旋轉(zhuǎn)120°，分別拍攝3張照片。拍攝同時用文字記錄編號與照片內(nèi)容。總計拍攝20對蘋果。

1.3.2 圖像分析 將上述拍攝的照片導(dǎo)入微型電子計算機(jī)中，并用Photoshop軟件打開，選擇“橢圓形選框工具”，在其中一個蘋果圖像中央沒有高光點(diǎn)的部位畫出直徑約為蘋果直徑1/4的圓形選擇框，后點(diǎn)擊“圖像”→“直方圖”→“通道（紅）”，記錄平均值，同樣分別記錄“通道（綠）”、“通道（藍(lán)）”的平均值。關(guān)閉“直方圖”對話框后，用鍵盤將上述圓形選擇框移動到另外一個蘋果圖像上，也進(jìn)行上述不同顏色直方圖平均值記錄。

1.3.3 統(tǒng)計分析 計算每個蘋果不同角度3張照片各自紅色（R）、綠色（G）、藍(lán)色（B）的平均值作為一個數(shù)據(jù)，按套袋與不套袋各拍攝20對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，比較套袋對果實(shí)顏色的影響。

2 結(jié)果與分析

20對蘋果顏色RGB通道平均值結(jié)果及差異顯著性統(tǒng)計比較結(jié)果如表1所示。

表1 套袋與不套袋蘋果（富士）顏色變化結(jié)果

表1結(jié)果表明，套袋后測定的RGB值均較未套袋有所增加，表明套袋會增加果實(shí)顏色亮度值，其中紅色增加較弱，套袋與不套袋間差異不顯著；綠色增加較多，套袋與不套袋之間具有顯著差異；而藍(lán)色增加最明顯，套袋與不套袋間差異達(dá)到極顯著水平，這表明，套袋后果實(shí)顏色變淺，且由于三原色中綠色尤其藍(lán)色的增加，使果實(shí)更加呈現(xiàn)白色色澤，而表現(xiàn)紅色變淺。

為檢測本方法的重復(fù)性，對完成檢測的20對果實(shí)按套袋與不套袋分為2組，每組都進(jìn)行組內(nèi)混合，然后從中隨機(jī)各抽取1個果實(shí)，按上述方法，完成20對果實(shí)的測定，結(jié)果列于表2。

表2 套袋與不套袋蘋果（富士）顏色變化復(fù)測結(jié)果

表2結(jié)果與表1結(jié)果近似，但因拍攝部位不完全相同，結(jié)果有所波動。以表1結(jié)果為分母，表2結(jié)果為分子進(jìn)行計算，得出增減百分率，結(jié)果列于表3。

表3 2次測量的結(jié)果重復(fù)性百分率 %

由表3可知，除套袋標(biāo)準(zhǔn)差重復(fù)率和平均值差重復(fù)率較遠(yuǎn)離100%外，其他項(xiàng)目2次重復(fù)率都在100%±5%以內(nèi)，基本滿足一般儀器測試重復(fù)性要求。

3 討論

蘋果套袋固然能很好地防治桃小食心蟲等為害，但對光線、溫度、濕度等均有影響，從植物生理學(xué)角度講，其會影響果實(shí)著色，但肉眼很難區(qū)分，而顏色的量化能解決這個問題。一般情況下可以使用便攜式色彩檢測儀定量測定顏色，但這種儀器價格多在4 000～5 000元之間。本試驗(yàn)利用數(shù)碼相機(jī)對人眼可見顏色數(shù)字化并檢測的功能，配合圖像處理軟件，能夠替代專用的色彩檢測儀，但缺乏與色彩檢測儀結(jié)果比較，準(zhǔn)確度不能驗(yàn)證，以后應(yīng)予以加強(qiáng)。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果所拍攝的蘋果照片很清晰，則進(jìn)行RGB三通道直方圖檢測時，直方圖銳度不好，采用較虛化的跑焦效果后，銳度有所改善，但是否會影響檢測的準(zhǔn)確性，還應(yīng)該與專用色彩檢測儀進(jìn)行對比分析。本試驗(yàn)所用數(shù)碼相機(jī)手動功能較少，所以跑焦效果需要人為制造。另外，如果數(shù)碼相機(jī)具有自定義白平衡功能，能保證圖片顏色準(zhǔn)確，即便不準(zhǔn)確，顏色間差異也仍相同；白平衡的誤差可能對測試結(jié)果影響不大，但同一次測定的圖片應(yīng)用同一白平衡標(biāo)準(zhǔn)。

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