冬季苹果梨入储动态气调库:如何精准调控氧气与二氧化碳浓度?

随着我国农产品冷链物流体系的不断完善,动态气调保鲜库(Dynamic Controlled Atmosphere Storage, DCA)正逐步成为高价值水果如苹果、梨等实现跨季保鲜与品质保全的核心技术手段。特别是在冬季集中采收后,如何根据不同水果品种的生理特性和呼吸代谢规律,科学设定并持续稳定维持气调库内的氧气(O₂)和二氧化碳(CO₂)浓度,直接决定了贮藏效果、货架期乃至最终的经济效益。本文结合实地调研、专家观点及国家标准,为从业者提供兼具科学性与可操作性的技术指南。

动态气调库外景,冬季叉车入库作业远景

一、动态气调保鲜:不止是“低氧高二氧化碳”那么简单

传统气调贮藏(CA)通常采用固定参数运行,而动态气调保鲜库的核心优势在于“动态响应”——即根据果实实时生理状态(如乙烯释放量、呼吸强度、果皮荧光等指标)自动微调库内气体环境。这一技术尤其适用于对气体敏感的品种,如富士系苹果、秋月梨、黄冠梨等。

以山东省烟台市某省级果蔬保鲜示范库为例,2023年冬季对“烟富3号”苹果实施DCA-CF(Chlorophyll Fluorescence)模式,通过实时监测果皮叶绿素荧光变化,动态将O₂浓度控制在0.4%–0.7%、CO₂维持在1.0%以下,最终货架期延长至次年6月,果面无褐变、硬度保持在7.2 kg/cm²以上(对照组为5.8 kg/cm²)。该案例由山东省农业技术推广中心全程跟踪并记录,具备典型示范意义。

资料来源:山东省农业技术推广中心《2023年苹果动态气调贮藏技术示范报告》

二、不同品种对气体环境的敏感性差异显著

并非所有苹果或梨都适用同一套气体参数。品种遗传背景、采收成熟度、产地气候等因素共同决定了其对低氧和高二氧化碳的耐受阈值。

苹果为例:

  • 富士系(如烟富3、长富2):对低氧敏感,O₂低于0.5%易引发内部褐变;CO₂超过1.5%则果肉易出现“二氧化碳伤害”,表现为组织木栓化。推荐DCA运行区间:O₂ 0.6%–0.9%,CO₂ 0.8%–1.2%。
  • 嘎啦、金冠:代谢旺盛,呼吸速率高,可耐受略低氧环境(O₂ 0.4%–0.6%),但对CO₂更敏感,应控制在0.7%以下。

梨类则呈现更高复杂性:

  • 秋月梨:果肉细腻,极易受高CO₂影响,即使短暂暴露于2%以上CO₂,也可能在出库后出现“虎皮病”样褐斑。建议O₂维持在1.0%–1.5%,CO₂严格控制在0.5%以下。
  • 黄冠梨、鸭梨:相对耐受性较强,可采用O₂ 1.0%–1.2%、CO₂ 1.0%–1.5%的参数组合,但需警惕长期高CO₂导致的异味积累。

上述参数并非孤立存在,还需结合贮藏温度(通常为-0.5℃至0.5℃)与湿度(90%–95% RH)协同调控。中国农业科学院果树研究所岗位科学家王文辉研究员指出:“动态气调的核心在于‘因品施策’,照搬通用参数往往适得其反。”

权威出处:中国农业科学院果树研究所《苹果梨采后贮藏生理与气调技术规程(2022版)》

水果预冷处理,梨通过预冷隧道近景

三、动态调控的关键技术路径

要实现精准、稳定的气体浓度控制,需依托三大技术支撑:

1. 实时监测系统

现代DCA库普遍配置多点O₂/CO₂传感器、乙烯分析仪及果皮荧光检测模块。例如,荷兰Restrain公司开发的DCA-CF系统通过测量果实Fα(初始荧光)值变化,判断细胞缺氧状态,从而自动调节供气阀门。国内部分示范库已引进或仿制类似技术。

2. 智能调控算法

系统并非简单维持设定值,而是基于“安全阈值+生理反馈”进行动态优化。例如,当检测到某批次富士苹果Fα值上升超过15%,系统将自动提升O₂浓度0.1%,并记录该调整对后续品质的影响,形成数据闭环。

3. 气体均匀性保障

即使传感器显示参数达标,若库内气流组织不合理,仍可能出现局部“死角”——某些区域O₂过低或CO₂积聚。因此,库体设计需确保每小时换气≥20次,风速控制在0.3–0.5 m/s,避免直吹果箱。

数据来源:农业农村部《农产品产地冷藏保鲜设施建设技术指南(2023年修订)》

气调库内部存储区,苹果分区域码放远景

四、操作流程建议:从入库到出库的全周期管理

为帮助中小型保鲜库操作人员落地实施,以下提供一套标准化操作流程:

阶段一:预冷与入库(采收后24小时内完成)

果实采收后应迅速预冷至0℃左右,避免田间热堆积引发呼吸高峰。入库时果箱码放需留出通风道,严禁“满仓密闭”。

阶段二:气调建立期(入库后48–72小时)

逐步降低O₂、提升CO₂,每日调整幅度不超过0.3%。此阶段应密切观察果实状态,若出现果柄褐变或异味,立即暂停降氧。

阶段三:稳定贮藏期(全程)

启用DCA模式后,每日记录气体参数、库温、湿度及系统报警信息。建议每周抽检一次果实硬度、可溶性固形物及内部褐变率。抽检样本量不少于每库50果,覆盖不同层高位置。

阶段四:出库前回气(出库前24小时)

缓慢将库内气体恢复至大气状态(O₂≈21%,CO₂≈0.04%),避免“气调休克”导致果面皱缩或风味异常。

该流程已在河北省赵县梨果产业带推广应用。当地2024年冬储秋月梨1.2万吨,采用上述规范后,出库损耗率降至3.1%,较传统CA库降低5.7个百分点。

五、常见误区与风险规避

尽管DCA技术优势明显,但实践中仍存在若干误区

误区一:追求“越低越好”。部分从业者误认为O₂浓度越低越保鲜,实则过度低氧会诱发无氧呼吸,产生乙醇、乙醛等异味物质,反而加速腐烂。

误区二:忽视品种混储风险。不同品种对气体耐受性差异大,混储极易导致敏感品种受损。如富士与嘎啦混储,前者可能褐变,后者则因O₂偏高而过早软化。

误区三:依赖设备自动运行,忽视人工巡检。传感器可能漂移或故障,定期人工比对校准必不可少。农业农村部《果蔬贮藏库运行管理规范》明确要求:DCA库应配备专职技术人员,每周至少进行一次系统校验。

权威出处:中华人民共和国农业行业标准 NY/T 2669-2014《苹果贮藏技术规程》及NY/T 2670-2014《梨贮藏技术规程》

六、未来趋势:从“经验调控”迈向“数字孪生”

随着物联网与AI技术的融合,动态气调正向“数字孪生库”演进。通过建立果实生理数字模型,系统可预测未来7天内最佳气体参数,并提前干预。浙江某智慧冷链企业已试点该技术,对“瑞雪”苹果实施AI预测调控,气体波动幅度降低40%,能耗下降18%。

这一趋势也呼应了《“十四五”全国农产品产地冷藏保鲜设施建设规划》中“推动气调贮藏智能化、精准化”的要求。可以预见,未来三年,具备生理反馈能力的DCA系统将成为新建保鲜库的标配。

动态气调保鲜库不是“一建了之”的硬件堆砌,而是融合品种特性、生理规律、智能控制与精细管理的系统工程。对于苹果、梨等高价值水果而言,冬季入储时能否“因品设参、动态维稳”,直接决定了来年市场的竞争力。从业者应摒弃“一刀切”思维,依托科学数据与本地化试验,构建适合自身产品的气调方案。唯有如此,方能在农产品高质量发展时代赢得先机。