物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在蘋果矮砧栽培中的應(yīng)用研究

陳曉麗

(煙臺市蓬萊區(qū)果業(yè)技術(shù)推廣中心，山東 蓬萊 265600)

引言

近年來，隨著智能農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，集農(nóng)業(yè)科技和計(jì)算機(jī)自動控制技術(shù)于一體的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用逐步拓寬，通過使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時監(jiān)測和控制影響農(nóng)作物生產(chǎn)的光照、溫度、濕度、肥水等環(huán)境條件，有效降低了人力消耗和對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的影響，使人們在一定程度上擺脫對自然環(huán)境的依賴進(jìn)行有效生產(chǎn)[1]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理與服務(wù)數(shù)據(jù)信息的智能獲取，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、交易、物流等各環(huán)節(jié)智能化程度，其本質(zhì)目的是推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收[2]。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)粗放生產(chǎn)方式以及弊端，優(yōu)化作物生長環(huán)境參數(shù)，將各種農(nóng)業(yè)資源有效利用，從而提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)，真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化[3]。

近幾年山東省大力發(fā)展蘋果矮砧集約栽培，借助現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展資金果菜產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，大力發(fā)展蘋果物聯(lián)網(wǎng)示范基地，煙臺市也高度重視發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)在蘋果矮砧集約栽培中的應(yīng)用。為此，開展了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在蘋果矮砧栽培中的應(yīng)用研究，以期更好地指導(dǎo)果業(yè)生產(chǎn)。

1 研究的程序與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2020年開展，以五年生的蘋果矮砧基地為研究對象，在大辛店鎮(zhèn)川李村對0.67hm2果園進(jìn)行調(diào)查，主栽“煙富3”，砧木為M26矮化中間砧，株行距為2.5m×4m，采用噴灌灌水，應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，整形修剪采用自由紡錘形，果園進(jìn)行的是常規(guī)管理。試驗(yàn)園均為平地，土層約1m深，有灌溉條件，并挖有排水溝。土壤均為沙壤土，肥力中等，有機(jī)質(zhì)含量為0.8%，土壤pH值6.0。年平均氣溫12.5℃，年平均降水量為634mm，年日照時數(shù)2844.3h，全年無霜期216d。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，具體如表1。

表1 隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)

灌水，該試驗(yàn)地蘋果適宜生長在土壤相對濕度為22.4%～28%的環(huán)境下；當(dāng)各處理設(shè)定的灌水深度的土壤濕度低于22.4%時進(jìn)行灌水，達(dá)到28%時停止灌水。施肥，總施肥量指純氮磷鉀的總量，N∶P2O5∶K2O=2∶1∶2，其中水溶性氮肥含氮30%、水溶性磷肥含磷40%，水溶性鉀肥含鉀30%，有機(jī)肥施用的是水溶性黃腐酸肥，每年用量100kg·hm-2。

1.2 調(diào)查內(nèi)容

各處理于2020年選取具有代表性的3株果樹調(diào)查數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)方法所有數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。

葉面積：在9月份，采用網(wǎng)格法對葉面積進(jìn)行測量；百葉重：用1%的天平稱重；葉綠素：9月份采用SPAD-502葉綠素儀對葉綠素含量進(jìn)行記錄；干周：10月份在嫁接口向上10cm處，用卷尺測量樹干周長；新梢生長量：在果樹新梢停止生長時，用直尺測定其新梢長度；產(chǎn)量：果實(shí)成熟后采收時統(tǒng)計(jì)各處理的產(chǎn)量，折算出每667m2產(chǎn)量；果實(shí)品質(zhì)：采用YP1002N型電子天平測定單果重，果面著色指數(shù)=∑(各級果數(shù)×代表級值)/(總果數(shù)×最高極值)×100；果實(shí)的果形指數(shù)采用游標(biāo)卡尺測果實(shí)的縱橫徑(縱徑/橫徑)；ATAGOPR-101α型數(shù)字式折射儀測定可溶性固形物含量，GY-4型硬度計(jì)測定果實(shí)硬度；灌水量：每年灌水量用水表計(jì)量。

表2 果實(shí)著色指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)

2 研究的結(jié)果

2.1 不同處理對干周及新梢長度的影響

蘋果干周和新梢長度反映了蘋果樹體的長勢。由表3可知，處理2與處理3的干周差異不顯著，干周最大，顯著高于處理4、對照，處理4與對照差異不顯著，干周最小，各處理分別比對照提高7.3%、5.4%、2.7%、0.4%；從表4可知，各處理新梢生長量差異顯著，處理1、處理2>處理3>處理4、對照，各處理分別比對照提高4.2%、3.1%、2.4%、0.7%。

表3 不同處理干周

表4 不同處理新梢長度

可見，各處理顯著優(yōu)于對照，所以應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)于常規(guī)管理果園的長勢；前4個處理均應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，處理1、處理2的長勢顯著高于處理3與處理4，其中處理1、處理2的長勢最好，差異不顯著。

2.2 不同處理對葉片生長的影響

葉面積、百葉重都是葉片生長重要的生長指標(biāo)，能反映葉片長勢的好壞；葉綠素則是反映葉片光合作用的強(qiáng)弱，長勢好、光合作用強(qiáng)的葉片能進(jìn)一步促進(jìn)果實(shí)的生長與產(chǎn)量的提高。由表5、6與7可知,各處理葉面積依次比對照提高15.2%、14.1%、8.1%與2.0%，百葉重依次比對照提高7.9%、6.5%、3.3%與0.2%，葉綠素含量依次比對照提高8.5%、7.1%、3.7%與0.6%，且差異顯著，處理1、處理2>處理3>處理4、對照?？梢?，除了處理4，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蘋果園葉片生長優(yōu)于常規(guī)管理果園，并且各處理中處理1與處理2效果最好，二者差異不顯著。

表5 不同處理葉面積

表6 不同處理百葉重

表7 不同處理葉綠素含量

2.3 不同處理對產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

提高產(chǎn)量是一切果樹管理的最終目的。由表8可知，處理1與處理2的產(chǎn)量差異不顯著，產(chǎn)量最高；處理3次之，產(chǎn)量居中；處理4與對照的產(chǎn)量差異不顯著，產(chǎn)量最低，各處理平均產(chǎn)量依次比對照提高3.4%、2.8%、1.4%與0.2%。由此可見，除了處理4，其它各處理產(chǎn)量優(yōu)于對照果園，并且處理1與處理2效果最好，其中處理1的產(chǎn)量最高。

表8 不同處理蘋果產(chǎn)量

單果重、果形指數(shù)、著色指數(shù)與等級率、可溶性固形物與果實(shí)硬度是反映果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)。由表9可知，處理1、處理2的單果重顯著高于對照，處理3、處理4的單果重與對照差異不顯著，各處理單果重依次比對照提高4.3%、3.6%、1.6%與0.4%；各處理著色指數(shù)差異顯著性如下：處理1、處理2顯著高于處理4、對照，處理3與處理4差異不顯著，顯著高于對照；可溶性固形物、直徑80以上的等級率差異顯著，處理1、處理2>處理3>處理4、對照，可溶性固形物依次比對照提高2.9%、2.4%、1.4%與0.4%，直徑80以上的等級率依次比對照提高6.7%、5.9%、3.4%與0.7%；各處理間果實(shí)硬度差異顯著性如下：處理1、處理2顯著高于對照，處理3、處理4與對照差異不顯著，依次比對照提高1%、0.8%、0.3%與0.1%；果形指數(shù)各處理間差異不顯著；綜合各項(xiàng)指標(biāo)，處理1的品質(zhì)最優(yōu)，其次是處理2，處理3居中，處理4與對照的果實(shí)品質(zhì)差異不顯著。

表9 不同處理果實(shí)品質(zhì)

2.4 不同處理對全年灌水量的影響

從表10可以看出，處理1、處理2比對照節(jié)水15.6%，處理3、處理4比對照節(jié)水6.3%。

表10 不同處理年灌水量

3 小結(jié)

從樹體長勢來看，各處理優(yōu)于對照，說明應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水肥組合的樹體長勢優(yōu)于常規(guī)管理果園；處理1與處理2在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的各個處理中樹體的長勢最好，說明應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，灌水深度變淺、施肥量減少，沒有減弱樹體的長勢，而是促進(jìn)了樹體的長勢，并且效果顯著。因此，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后合理的水肥組合能促進(jìn)果樹的干周與新梢生長。從葉片生長來看，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后在同一灌水深度、施肥量的情況下，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水肥組合葉片生長快，光合作用強(qiáng)，其中處理1、處理2效果最好。從產(chǎn)量與品質(zhì)來看，各處理的產(chǎn)量顯著高于對照，果實(shí)品質(zhì)與對照(除單果重、果形指數(shù)、果實(shí)硬度)差異顯著；可見，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)顯著促進(jìn)了蘋果產(chǎn)量的提高，果實(shí)品質(zhì)也有明顯地改善，其中處理1產(chǎn)量最高，品質(zhì)最優(yōu)。從年灌水量、施肥量來看，處理1、處理2比對照節(jié)水15.6%，而處理1比處理2節(jié)肥16%，顯著減少了果園生產(chǎn)成本的投入。

綜上，認(rèn)為處理1即灌水量是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下最優(yōu)的水肥組合，干周、新梢生長量分別比對照提高7.3%、4.2%；葉面積、百葉重、葉綠素含量分別比對照提高15.2%、7.9%、8.5%；產(chǎn)量比對照提高3.4%，單果重、著色指數(shù)、直徑80以上的等級率、可溶性固形物、硬度分別比對照提高4.3%、1.7%、6.7%、2.9%、1%，果實(shí)指數(shù)差異不顯著，節(jié)肥13.8%，節(jié)水15.6%?？梢?，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以更好地指導(dǎo)施肥、灌水管理，節(jié)約了成本，下一步會進(jìn)一步加大蘋果矮砧栽培物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)示范力度，提高產(chǎn)出率、勞動生產(chǎn)率、資源利用率，更好地服務(wù)于現(xiàn)代果業(yè)發(fā)展需求。