模塊式植物表型分析技術方案——葡萄生長動態與品質鑒定

    為了進一步減少低品質葡萄的產量，減少歐盟對葡萄酒產業的補貼，同時提高歐盟葡萄酒的競爭力，2011年歐盟啟動了EU科研項目PREMIVM（improving grape quality with multiparametric field analysis of grapes and leaves in vineyards，通過葡萄園中葡萄與葉片的田間多參數分析提高葡萄品質）。

    葉綠素熒光技術是目前檢測植物生長狀況與受脅迫程度為重要的無損測量技術之一，不但適用于測量葉片，也可以測量含有葉綠素的果實。同時葡萄果實在成熟過程中，其糖分、葉綠素、多酚、氮素和花青素等色素和生化成分都會有相應的變化。反射光譜技術正是無損檢測這些成分的工具。

    這一項目初期主要使用PSI公司（Photon Systems Instruments）專門為此項目開發的WINEPEN葉綠素熒光與光譜儀。

    研究結果發現，在不同的生長期其葉綠素熒光光譜都會有顯著的變化。而綠色和紅色果實的反射光譜更是有非常大的差異，表明其色素組成與相關生化成分都有極大的差異。從而為定量分析葡萄生長動態與品質鑒定提供科學依據。

    隨著技術的進步，這類研究使用的儀器從手持式的葉綠素熒光與光譜儀，逐漸升級為葉綠素熒光成像儀與高光譜成像儀。研究人員可以同時測量多個果實乃至整個葡萄果穗。進行葉片測量時，也可以獲得整個葉片的全面數據與相應圖像，而不是以前手持式儀器僅僅只能測量葉片一個點的有限數據。以FluorCam葉綠素熒光成像技術和Specim高光譜成像技術為代表的現代植物表型成像分析技術宣告植物與作物表型研究由傳統的一維時代，進入了更為全面、的二維時代。

模塊式植物表型分析技術方案推薦：

1. 基礎方案：FP110手持式葉綠素熒光儀+RP410手持式植物反射光譜儀或者廠家定制WinePen
2.  進階方案：FluorCam葉綠素熒光成像系統+Specim IQ 手持式高光譜成像儀
3. 方案：FluorCam多光譜熒光成像系統+ FX10/FX17 輕便型高光譜成像儀或SisuCHEMA高光譜掃描成像分析系統

參考文獻：

• Fernandes LM, et al. 2013. PREMIVM – improving grape quality with multiparametric field analysis of grapes and leaves in vineyards. EFITA-WCCA-CIGR Conference “Sustainable Agriculture through ICT Innovation”, Turin, Italy
• Navrátil M, et al. 2013. Fluorescence and reflectance signatures with a handheld radiometer for quality assessment in vineyards
• Serranti S, et al. 2017. Classification of Peronospora infected grapevine leaves with the use of hyperspectral imaging analysis. Spie Commercial + Scientific Sensing & Imaging