物联网技术在苹果矮砧栽培中的应用研究

陈晓丽

(烟台市蓬莱区果业技术推广中心，山东 蓬莱 265600)

引言

近年来，随着智能农业、精准农业的发展，集农业科技和计算机自动控制技术于一体的物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽，通过使用无线传感器网络实时监测和控制影响农作物生产的光照、温度、湿度、肥水等环境条件，有效降低了人力消耗和对农业生产环境的影响，使人们在一定程度上摆脱对自然环境的依赖进行有效生产[1]。农业物联网的核心是通过物联网技术实现农业生产、经营、管理与服务数据信息的智能获取，提升农业生产、管理、交易、物流等各环节智能化程度，其本质目的是推进农业生产方式转变，实现农业增效、农民增收[2]。应用物联网技术，可改变传统农业粗放生产方式以及弊端，优化作物生长环境参数，将各种农业资源有效利用，从而提高农产品质量和品质，真正实现农业现代化[3]。

近几年山东省大力发展苹果矮砧集约栽培，借助现代农业发展资金果菜产业项目，大力发展苹果物联网示范基地，烟台市也高度重视发展物联网在苹果矮砧集约栽培中的应用。为此，开展了物联网技术在苹果矮砧栽培中的应用研究，以期更好地指导果业生产。

1 研究的程序与方法

1.1 试验地概况及试验设计

本试验于2020年开展，以五年生的苹果矮砧基地为研究对象，在大辛店镇川李村对0.67hm2果园进行调查，主栽“烟富3”，砧木为M26矮化中间砧，株行距为2.5m×4m，采用喷灌灌水，应用水肥一体化技术，整形修剪采用自由纺锤形，果园进行的是常规管理。试验园均为平地，土层约1m深，有灌溉条件，并挖有排水沟。土壤均为沙壤土，肥力中等，有机质含量为0.8%，土壤pH值6.0。年平均气温12.5℃，年平均降水量为634mm，年日照时数2844.3h，全年无霜期216d。试验采取随机区组设计，3次重复，具体如表1。

表1 随机区组设计

灌水，该试验地苹果适宜生长在土壤相对湿度为22.4%～28%的环境下；当各处理设定的灌水深度的土壤湿度低于22.4%时进行灌水，达到28%时停止灌水。施肥，总施肥量指纯氮磷钾的总量，N∶P2O5∶K2O=2∶1∶2，其中水溶性氮肥含氮30%、水溶性磷肥含磷40%，水溶性钾肥含钾30%，有机肥施用的是水溶性黄腐酸肥，每年用量100kg·hm-2。

1.2 调查内容

各处理于2020年选取具有代表性的3株果树调查数据，统计方法所有数据采用SPSS 18.0统计软件进行统计处理。

叶面积：在9月份，采用网格法对叶面积进行测量；百叶重：用1%的天平称重；叶绿素：9月份采用SPAD-502叶绿素仪对叶绿素含量进行记录；干周：10月份在嫁接口向上10cm处，用卷尺测量树干周长；新梢生长量：在果树新梢停止生长时，用直尺测定其新梢长度；产量：果实成熟后采收时统计各处理的产量，折算出每667m2产量；果实品质：采用YP1002N型电子天平测定单果重，果面着色指数=∑(各级果数×代表级值)/(总果数×最高极值)×100；果实的果形指数采用游标卡尺测果实的纵横径(纵径/横径)；ATAGOPR-101α型数字式折射仪测定可溶性固形物含量，GY-4型硬度计测定果实硬度；灌水量：每年灌水量用水表计量。

表2 果实着色指数分级标准

2 研究的结果

2.1 不同处理对干周及新梢长度的影响

苹果干周和新梢长度反映了苹果树体的长势。由表3可知，处理2与处理3的干周差异不显著，干周最大，显著高于处理4、对照，处理4与对照差异不显著，干周最小，各处理分别比对照提高7.3%、5.4%、2.7%、0.4%；从表4可知，各处理新梢生长量差异显著，处理1、处理2>处理3>处理4、对照，各处理分别比对照提高4.2%、3.1%、2.4%、0.7%。

表3 不同处理干周

表4 不同处理新梢长度

可见，各处理显著优于对照，所以应用物联网技术优于常规管理果园的长势；前4个处理均应用物联网技术，处理1、处理2的长势显著高于处理3与处理4，其中处理1、处理2的长势最好，差异不显著。

2.2 不同处理对叶片生长的影响

叶面积、百叶重都是叶片生长重要的生长指标，能反映叶片长势的好坏；叶绿素则是反映叶片光合作用的强弱，长势好、光合作用强的叶片能进一步促进果实的生长与产量的提高。由表5、6与7可知,各处理叶面积依次比对照提高15.2%、14.1%、8.1%与2.0%，百叶重依次比对照提高7.9%、6.5%、3.3%与0.2%，叶绿素含量依次比对照提高8.5%、7.1%、3.7%与0.6%，且差异显著，处理1、处理2>处理3>处理4、对照。可见，除了处理4，应用物联网技术的苹果园叶片生长优于常规管理果园，并且各处理中处理1与处理2效果最好，二者差异不显著。

表5 不同处理叶面积

表6 不同处理百叶重

表7 不同处理叶绿素含量

2.3 不同处理对产量与品质的影响

提高产量是一切果树管理的最终目的。由表8可知，处理1与处理2的产量差异不显著，产量最高；处理3次之，产量居中；处理4与对照的产量差异不显著，产量最低，各处理平均产量依次比对照提高3.4%、2.8%、1.4%与0.2%。由此可见，除了处理4，其它各处理产量优于对照果园，并且处理1与处理2效果最好，其中处理1的产量最高。

表8 不同处理苹果产量

单果重、果形指数、着色指数与等级率、可溶性固形物与果实硬度是反映果实品质的重要指标。由表9可知，处理1、处理2的单果重显著高于对照，处理3、处理4的单果重与对照差异不显著，各处理单果重依次比对照提高4.3%、3.6%、1.6%与0.4%；各处理着色指数差异显著性如下：处理1、处理2显著高于处理4、对照，处理3与处理4差异不显著，显著高于对照；可溶性固形物、直径80以上的等级率差异显著，处理1、处理2>处理3>处理4、对照，可溶性固形物依次比对照提高2.9%、2.4%、1.4%与0.4%，直径80以上的等级率依次比对照提高6.7%、5.9%、3.4%与0.7%；各处理间果实硬度差异显著性如下：处理1、处理2显著高于对照，处理3、处理4与对照差异不显著，依次比对照提高1%、0.8%、0.3%与0.1%；果形指数各处理间差异不显著；综合各项指标，处理1的品质最优，其次是处理2，处理3居中，处理4与对照的果实品质差异不显著。

表9 不同处理果实品质

2.4 不同处理对全年灌水量的影响

从表10可以看出，处理1、处理2比对照节水15.6%，处理3、处理4比对照节水6.3%。

表10 不同处理年灌水量

3 小结

从树体长势来看，各处理优于对照，说明应用物联网技术的水肥组合的树体长势优于常规管理果园；处理1与处理2在应用物联网的各个处理中树体的长势最好，说明应用物联网技术后，灌水深度变浅、施肥量减少，没有减弱树体的长势，而是促进了树体的长势，并且效果显著。因此，应用物联网技术后合理的水肥组合能促进果树的干周与新梢生长。从叶片生长来看，应用物联网技术后在同一灌水深度、施肥量的情况下，应用物联网技术的水肥组合叶片生长快，光合作用强，其中处理1、处理2效果最好。从产量与品质来看，各处理的产量显著高于对照，果实品质与对照(除单果重、果形指数、果实硬度)差异显著；可见，物联网技术显著促进了苹果产量的提高，果实品质也有明显地改善，其中处理1产量最高，品质最优。从年灌水量、施肥量来看，处理1、处理2比对照节水15.6%，而处理1比处理2节肥16%，显著减少了果园生产成本的投入。

综上，认为处理1即灌水量是应用物联网技术下最优的水肥组合，干周、新梢生长量分别比对照提高7.3%、4.2%；叶面积、百叶重、叶绿素含量分别比对照提高15.2%、7.9%、8.5%；产量比对照提高3.4%，单果重、着色指数、直径80以上的等级率、可溶性固形物、硬度分别比对照提高4.3%、1.7%、6.7%、2.9%、1%，果实指数差异不显著，节肥13.8%，节水15.6%。可见，使用物联网技术可以更好地指导施肥、灌水管理，节约了成本，下一步会进一步加大苹果矮砧栽培物联网技术试验示范力度，提高产出率、劳动生产率、资源利用率，更好地服务于现代果业发展需求。