一种保持菠萝果皮红色并且可以食用的栽培方法

本发明涉及农业智能栽培，尤其涉及一种保持菠萝果皮红色并且可以食用的栽培方法。

背景技术：

1、菠萝是全球重要的热带水果，红皮菠萝（如红珍珠、冰糖红）因独特的粉红色果皮而具有较高商品价值，但果实成熟过程中果皮红色易褪去，如何在保证食用品质前提下延长红色保持期，是其产业化栽培的核心难题。

2、现有栽培主要依赖经验性催花与产期调节：传统方法采用固定浓度的电石或乙烯利催花，未考虑品种特性、植株生长势及土壤-气象耦合效应，导致卡因类菠萝催花成功率低、果柄短缩、叶片平展易灼伤；产期调节仅依据固定生育期倒推，缺乏果皮色泽演化与糖度积累的协同预测，难以兼顾红色保持与糖度达标。由此，本发明提出一种保持菠萝果皮红色并且可以食用的栽培方法，通过构建生长势评估、土壤-气象适配、药剂自适应决策及产期-色泽协同优化模型，实现果皮红色保持与食用品质的精准调控，对提升红皮菠萝栽培效益与商品价值具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是要提供一种保持菠萝果皮红色并且可以食用的栽培方法。

2、为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

3、本发明包括以下步骤：

4、测定红皮菠萝农田土壤理化数据并施肥调整土壤环境，直到符合预设种植条件时开始种植红皮菠萝；

5、采集红皮菠萝的状态数据和环境数据，根据状态数据进行生长势评估获得生长势指数，根据生长势指数判定红皮菠萝的催花状态；

6、将环境数据和土壤理化数据非线性融合，构建土壤-气象适配性指数，根据生长势指数和土壤-气象适配性指数确定催花的药剂类型和施用方式；

7、以催花日期为时间原点，融合土壤-气象适配性指数、环境数据及品种系数，预测红皮菠萝的果皮红色保持指数和糖度，并构建双目标优化函数确定市场窗口期内的预测最优采收期；

8、临近预测最优采收期时采集果实光谱数据和样品糖度，计算验证指数，根据验证指数对预测最优采收期进行采收调整，收获红皮菠萝；

9、土壤理化数据包括有机质含量、无机质含量和ph；所述无机质包括氮、速效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁；

10、所述种植菠萝的方法为吸芽种植或者冠芽种植；

11、所述状态数据包括植株形态数据和叶片光谱数据；所述植株形态数据包括植株高度、功能叶片数、最长叶片长度、叶片与竖直方向夹角和冠芽长度；所述光谱数据包括红光波段反射率、近红外波段反射率和红边波段反射率；

12、所述施用方式包括药剂浓度、施药次数和施药间隔。

13、进一步的，所述预设种植条件包括：有机质含量大于1%，速效磷含量大于25mg/kg，速效钾含量大于50mg/kg，交换性钙含量大于0.5cmol/kg，交换性镁含量大于0.4cmol/kg，ph范围为4.0~5.5。

14、进一步的，所述判定红皮菠萝的催花状态的方法，包括：

15、采集红皮菠萝的植株形态数据进行归一化预处理，采集红皮菠萝的叶片光谱数据计算叶片归一化植被指数，将归一化后的各植株形态数据和叶片归一化植被指数加权获得生长势指数；

16、当生长势指数大于催花状态阈值时，判定红皮菠萝进入催花状态。

17、进一步的，所述构建土壤-气象适配性指数的方法，包括：

18、采集红皮菠萝的环境数据和土壤理化数据进行归一化预处理，并根据有机质与钾素的协同增效效应构造乘积交互项；

19、取红皮菠萝农田日均温度-催花最适日均温度偏差与温度容忍半宽的比值的平方为催化状态波动项；

20、将乘积交互项、催化状态波动项、归一化后的土壤理化数据和环境数据加权获得土壤-气象适配性指数。

21、进一步的，所述确定催花的药剂类型和施用方式的方法，包括：

22、根据生长势指数和红皮菠萝农田日均温度共同确定催花的药剂类型；所述药剂类型包括电石、乙烯利、电石与乙烯利复配；

23、当催花药剂为电石时，根据生长势指数、土壤-气象适配性指数、红皮菠萝品种和红皮菠萝农田日均温度，联合确定电石药剂浓度为：

24、；

25、其中为电石药剂浓度，单位为%，对应约束条件为，取1和0时红皮菠萝品种分别为红珍珠和冰糖红；

26、当催花药剂为乙烯利时，根据生长势指数及叶片与竖直方向夹角联合确定乙烯利药剂浓度为：

27、；

28、其中为乙烯利药剂稀释倍数的倒数，对应约束条件为；

29、当催花药剂为电石和乙烯利复配时，将电石药剂浓度按照折减、将乙烯利药剂稀释倍数的倒数按照折减，先进行电石灌心再进行乙烯利叶面喷施；

30、根据生长势指数和红皮菠萝农田日均温度，联合确定施药次数与施药时间间隔，表达式为：

31、；

32、；

33、其中为指示函数。

34、进一步的，所述确定市场窗口期内的预测最优采收期的方法，包括：

35、以催花日期为时间原点，根据生长时间和土壤-气象适配性指数计算红皮菠萝的糖度预测值，根据红皮菠萝的糖度预测值和红皮菠萝品种计算果皮红色保持指数预测值，表达式为：

36、；

37、；

38、其中为催花后第天红皮菠萝的糖度预测值，为品种基础糖度潜力，为糖度时间常数，为土壤肥力增益系数，为催花后第天果皮红色保持指数预测值，为坐果后初始红色指数，由红皮菠萝品种决定，为色泽褪色速率参数，为糖度-色泽耦合系数；

39、根据红皮菠萝的糖度预测值和果皮红色保持预测值指数构建双目标优化函数，表达式为：

40、；

41、其中为预测最优采收期对应的双目标优化函数值，、、分别为色泽权重、糖度权重和产期偏离惩罚权重，为目标果皮红色保持指数，为目标糖度，为市场最优上市日；

42、以双目标优化函数值最大化为目标，在同时满足且的在市场窗口期内选择预测最优采收期；其中，为果实生理成熟最低生育期，为果实过熟临界期。

43、进一步的，所述对预测最优采收期进行采收调整的方法，包括：

44、临近预测最优采收期时采集果实光谱数据和样品糖度计算验证指数，表达式为：

45、；

46、其中为验证指数，、、为验证指数权重，为果实红光波段反射率，为果实近红外波段反射率，为样品糖度，为红皮菠萝的果皮红色保持指数预测值，根据糖度预测值计算，为红皮菠萝的果皮红色保持指数估算值，根据样品糖度计算；

47、若验证指数大于第一验证阈值，则立即采收，若验证指数小于第二验证阈值，则延迟7-10天采收并补施钾肥，反之，延迟3-5天采收。

48、本发明的有益效果是：

49、本发明是一种保持菠萝果皮红色并且可以食用的栽培方法，与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

50、本发明通过生长势指数与土壤-气象适配性指数融合决策，实现药剂类型、浓度及施用方式的个体化自适应调整，有效提高卡因类红皮菠萝的催花成功率；

51、本发明通过建立果皮红色保持指数与糖度的双目标预测模型，产前即可确定兼顾色泽保持与糖度达标的最优采收期，解决红色褪去与糖度积累不可兼得的矛盾；

52、本发明通过叶片夹角二次安全校验与浓度约束机制，避免乙烯利过度施用导致的叶片平展、蒸腾加剧及高温灼伤；

53、本发明将传统经验性栽培转化为数据感知-智能评估-动态决策-采收验证的闭环体系，减少无效施药，提升栽培管理的精准性与可重复性。