物聯網技術在蘋果矮砧栽培中的應用研究

陳曉麗

(煙臺市蓬萊區果業技術推廣中心，山東 蓬萊 265600)

引言

近年來，隨著智能農業、精準農業的發展，集農業科技和計算機自動控制技術于一體的物聯網技術在現代農業中的應用逐步拓寬，通過使用無線傳感器網絡實時監測和控制影響農作物生產的光照、溫度、濕度、肥水等環境條件，有效降低了人力消耗和對農業生產環境的影響，使人們在一定程度上擺脫對自然環境的依賴進行有效生產[1]。農業物聯網的核心是通過物聯網技術實現農業生產、經營、管理與服務數據信息的智能獲取，提升農業生產、管理、交易、物流等各環節智能化程度，其本質目的是推進農業生產方式轉變，實現農業增效、農民增收[2]。應用物聯網技術，可改變傳統農業粗放生產方式以及弊端，優化作物生長環境參數，將各種農業資源有效利用，從而提高農產品質量和品質，真正實現農業現代化[3]。

近幾年山東省大力發展蘋果矮砧集約栽培，借助現代農業發展資金果菜產業項目，大力發展蘋果物聯網示范基地，煙臺市也高度重視發展物聯網在蘋果矮砧集約栽培中的應用。為此，開展了物聯網技術在蘋果矮砧栽培中的應用研究，以期更好地指導果業生產。

1 研究的程序與方法

1.1 試驗地概況及試驗設計

本試驗于2020年開展，以五年生的蘋果矮砧基地為研究對象，在大辛店鎮川李村對0.67hm2果園進行調查，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，應用水肥一體化技術，整形修剪采用自由紡錘形，果園進行的是常規管理。試驗園均為平地，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，有機質含量為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2844.3h，全年無霜期216d。試驗采取隨機區組設計，3次重復，具體如表1。

表1 隨機區組設計

灌水，該試驗地蘋果適宜生長在土壤相對濕度為22.4%～28%的環境下；當各處理設定的灌水深度的土壤濕度低于22.4%時進行灌水，達到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%，有機肥施用的是水溶性黃腐酸肥，每年用量100kg·hm-2。

1.2 調查內容

各處理于2020年選取具有代表性的3株果樹調查數據，統計方法所有數據采用SPSS 18.0統計軟件進行統計處理。

葉面積：在9月份，采用網格法對葉面積進行測量；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；產量：果實成熟后采收時統計各處理的產量，折算出每667m2產量；果實品質：采用YP1002N型電子天平測定單果重，果面著色指數=∑(各級果數×代表級值)/(總果數×最高極值)×100；果實的果形指數采用游標卡尺測果實的縱橫徑(縱徑/橫徑)；ATAGOPR-101α型數字式折射儀測定可溶性固形物含量，GY-4型硬度計測定果實硬度；灌水量：每年灌水量用水表計量。

表2 果實著色指數分級標準

2 研究的結果

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，各處理顯著優于對照，所以應用物聯網技術優于常規管理果園的長勢；前4個處理均應用物聯網技術，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，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弱，長勢好、光合作用強的葉片能進一步促進果實的生長與產量的提高。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。可見，除了處理4，應用物聯網技術的蘋果園葉片生長優于常規管理果園，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 不同處理對產量與品質的影響

提高產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的產量差異不顯著，產量最高；處理3次之，產量居中；處理4與對照的產量差異不顯著，產量最低，各處理平均產量依次比對照提高3.4%、2.8%、1.4%與0.2%。由此可見，除了處理4，其它各處理產量優于對照果園，并且處理1與處理2效果最好，其中處理1的產量最高。

表8 不同處理蘋果產量

單果重、果形指數、著色指數與等級率、可溶性固形物與果實硬度是反映果實品質的重要指標。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%；果形指數各處理間差異不顯著；綜合各項指標，處理1的品質最優，其次是處理2，處理3居中，處理4與對照的果實品質差異不顯著。

表9 不同處理果實品質

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比對照節水15.6%，處理3、處理4比對照節水6.3%。

表10 不同處理年灌水量

3 小結

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

綜上，認為處理1即灌水量是應用物聯網技術下最優的水肥組合，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%；產量比對照提高3.4%，單果重、著色指數、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%，果實指數差異不顯著，節肥13.8%，節水15.6%。可見，使用物聯網技術可以更好地指導施肥、灌水管理，節約了成本，下一步會進一步加大蘋果矮砧栽培物聯網技術試驗示范力度，提高產出率、勞動生產率、資源利用率，更好地服務于現代果業發展需求。