73 中國(guó)土壤與肥料 2022 1 doi 10 11838 sfsc 1673 6257 20521 設(shè)施葡萄智能化水肥管理體系研究 李增源 1 王紹雷 2 姬廷廷 1 張衛(wèi)峰 1 1 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究院 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展學(xué)院 北京 100193 2 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周實(shí)驗(yàn)站 河北 曲周 057250 摘 要 當(dāng)前設(shè)施葡萄栽培中水肥盲目投入問(wèn)題嚴(yán)重 因?yàn)槿狈喔葲Q策標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致農(nóng)戶實(shí)際生產(chǎn)中難以合理應(yīng)用 水肥一體化技術(shù) 利用基于 NB IoT 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓虘B(tài)電阻傳感器設(shè)備對(duì)設(shè)施葡萄根系土壤水分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 建 立了基于土壤水分張力的設(shè)施葡萄灌溉決策指標(biāo) 并依托水肥一體化設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉 研究結(jié)果表明 智能灌 溉與施肥結(jié)合的綜合管理比農(nóng)戶常規(guī)管理單穗重提高 161 g 產(chǎn)量提高 20 2 t hm 2 可溶性固形物含量提高 31 1 含酸量降低 21 9 維生素 C 含量增加 4 13 mg 100 g 用水量下降至 2016 t hm 2 相比于農(nóng)戶滴灌方式節(jié)水效率達(dá) 到 33 3 灌溉和施肥總成本節(jié)省 32 2 以萌芽至開(kāi)花前土壤水分壓力低于 30 kPa 果實(shí)生長(zhǎng)期低于 200 kPa 設(shè) 置灌溉決策指標(biāo)基本可以實(shí)現(xiàn)設(shè)施水量平衡 根據(jù)土壤養(yǎng)分供應(yīng)和作物目標(biāo)產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量設(shè)置肥料投入定額 可以用于設(shè)施葡萄水肥一體化體系智能管理 關(guān)鍵詞 智能化 水肥管理 傳感器 灌溉決策 中國(guó)設(shè)施葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速 截至2016年我 國(guó)設(shè)施葡萄種植面積已達(dá)23 07萬(wàn)hm 2 占葡萄總 面積的 26 6 居全球第一 1 但我國(guó)的設(shè)施栽培 基本沿用露地栽培技術(shù) 投入甚至更高 尤其是尚 未構(gòu)建環(huán)境調(diào)控與水肥調(diào)控一體化技術(shù) 盲目增加 水肥投入反而加劇了枝條營(yíng)養(yǎng)過(guò)旺 設(shè)施濕度增加 等風(fēng)險(xiǎn) 導(dǎo)致產(chǎn)量不穩(wěn)定 品質(zhì)不能保證 生產(chǎn)水 平遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家 2 水肥一體化技術(shù)可以控制水 分和養(yǎng)分投入 已成為發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)施葡萄生產(chǎn)中主 流技術(shù) 3 國(guó)內(nèi)已有研究采用灌溉定額決策方法的 水肥一體化技術(shù)節(jié)水率可達(dá)50 4 水分利用率 和肥料利用率均可提高40 左右 5 6 并能調(diào)節(jié) 果樹(shù)生長(zhǎng)量 7 提高產(chǎn)量和品質(zhì) 4 8 但這些技 術(shù)依賴專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo) 農(nóng)戶實(shí)際應(yīng)用較為困難 再加上我國(guó)設(shè)施管理水平相對(duì)較低 傳感器裝備基 礎(chǔ)水平差 難以和傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行融合 導(dǎo)致我國(guó)設(shè)施葡萄中水肥一體化技術(shù)發(fā)展緩慢 目前一些灌溉決策指標(biāo)的研究集中在適宜灌溉閾 值對(duì)生長(zhǎng) 產(chǎn)量和品質(zhì)的影響方面 9 11 雖然不同 研究中的灌溉決策有著一定的參考作用 但不同品 種和地區(qū)的灌溉閾值不盡相同 大多數(shù)灌溉決策的 建立依賴于特定土壤的田間持水量 對(duì)其他地區(qū)和 土壤環(huán)境下的葡萄種植難以提供可靠有效的參考 因此 選擇不受土壤類型和特定位置影響的土壤水 分傳感器 12 來(lái)反映葡萄生長(zhǎng)過(guò)程的水分虧缺情況 并及時(shí)進(jìn)行灌溉決策 配合目標(biāo)產(chǎn)量法進(jìn)行水肥一 體化應(yīng)用 是具有實(shí)際應(yīng)用前景的技術(shù)途徑 目前 基于土壤水分張力原理的決策指標(biāo)在葡萄上僅有少 量研究于盆栽條件下開(kāi)展 原因是傳統(tǒng)土壤水分張 力計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)中只能測(cè)定 80 85 kPa 的土壤水 吸力 無(wú)法滿足灌溉需求 且測(cè)定費(fèi)時(shí)費(fèi)力 時(shí)效 性差 難以及時(shí)指導(dǎo)灌溉 隨著傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 智能化 決策葡萄水肥需求來(lái)實(shí)現(xiàn)水肥的精準(zhǔn)施用成為發(fā)展 趨勢(shì) 美國(guó) 以色列等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)對(duì)智能化灌溉 施肥綜合系統(tǒng)進(jìn)行了研究并取得一些成果 13 發(fā) 展較快且具有代表性的是固態(tài)電阻傳感設(shè)備 利用 土壤水分張力和電阻之間的相關(guān)關(guān)系測(cè)量土壤水分 張力 具體方法是將一對(duì)高度耐腐蝕的電極嵌入顆 粒狀基質(zhì)中模擬根系吸收水分所需要的能量 即土 壤水分張力 單位用kPa表示 于1978年開(kāi)始投 入生產(chǎn) 幫助種植戶提高灌溉效率 近些年配合物 聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)成為科學(xué)調(diào)控灌溉管理制度的成熟 工具 被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)研究 12 14 16 我國(guó)智能 化傳感器研發(fā)近兩年發(fā)展迅速 但在實(shí)際生產(chǎn)中的 收稿日期 2020 08 27 錄用日期 2020 10 25 基金項(xiàng)目 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 2016YFD0201303 作者簡(jiǎn)介 李增源 1993 博士研究生 研究方向?yàn)橹参餇I(yíng)養(yǎng) E mail 514851596 通訊作者 張衛(wèi)峰 E mail wfzhang 74 中國(guó)土壤與肥料 2022 1 應(yīng)用不多 除卻基礎(chǔ)設(shè)施不完善之外 傳感器等先 進(jìn)決策工具和農(nóng)學(xué)技術(shù)還未實(shí)現(xiàn)匹配是主要的問(wèn) 題 17 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2018年9月到2019年9月在河北省 邯鄲市曲周縣曲周鎮(zhèn)胡近口村德眾普萄生態(tài)科普 園 36 48 22 7 N 114 59 35 3 E 的溫室大棚 中進(jìn)行 供試土壤有機(jī)質(zhì)為 12 3 g kg 全氮為 1 43 g kg 有效磷為 86 1 mg kg 速效鉀為 614 mg kg pH為8 2 供試葡萄品種為弗雷無(wú)核 也稱火焰 無(wú)核 歐美種 種植年限為5年 架型為雙十字 V 形架 行距2 m 株距0 7 m 于棚內(nèi)每一行 葡萄壟上鋪設(shè)國(guó)產(chǎn)1寸PE材質(zhì)滴灌帶 主進(jìn)水管 道安裝國(guó)內(nèi)科芯公司產(chǎn)的NB IoT智能電磁閥和智 能水表進(jìn)行灌水開(kāi)關(guān)控制和水量監(jiān)測(cè) 在簡(jiǎn)易的塑 料施肥桶內(nèi)加裝一個(gè) 12 V 的小型電泵來(lái)抽取肥液 并添加開(kāi)關(guān)采用注入式施肥方式控制施肥 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選擇面積為 2988 m 2 166 m 18 m 的一個(gè) 塑料大棚進(jìn)行試驗(yàn) 采用 十 字法將大棚分為 4 塊 分別對(duì)應(yīng)農(nóng)戶傳統(tǒng)水肥處理 FT 灌溉施肥 綜合管理 IM 優(yōu)化灌溉處理 OI 優(yōu)化施肥 處理 OF 4 個(gè)處理 每個(gè)處理 3 個(gè)重復(fù) FT處理 采用水肥一體化方式進(jìn)行施肥和澆 水 但施肥量 施肥時(shí)間 灌溉量和灌溉時(shí)間遵循 農(nóng)戶傳統(tǒng) 各時(shí)期灌水量見(jiàn)表 1 各時(shí)期土壤水分 壓力情況見(jiàn)圖1 各時(shí)期施肥量見(jiàn)表2 基肥用復(fù) 合肥 15 9 16 硫酸鎂 中微量元素肥 膨果 肥用復(fù)合肥 15 9 16 OI 處理 根據(jù)安裝在棚內(nèi)的土壤水分壓力傳感 器數(shù)值反映的土壤干燥情況在整個(gè)葡萄生長(zhǎng)期進(jìn)行 灌溉 土壤水分壓力值對(duì)應(yīng)的土壤干燥程度分級(jí)標(biāo) 準(zhǔn) 18 為 0 10 kPa 飽和土壤 10 30 kPa 土 壤足夠濕潤(rùn) 正在濕潤(rùn) 30 60 kPa 灌溉通常 范圍 60 200 kPa 土壤變得干旱和危險(xiǎn) 參照 這一閾值 本試驗(yàn)設(shè)置的灌溉決策閾值為開(kāi)花前保 持土壤水分壓力值低于 30 kPa 是因?yàn)樯郎貝炁镏?新梢生長(zhǎng)期需要足夠的水分促使葡萄萌發(fā)和新梢抽 出 而開(kāi)花期不澆水則必須在開(kāi)花前進(jìn)行足夠的水 分補(bǔ)充 開(kāi)花期后根據(jù)土壤情況減少灌溉次數(shù) 但 保持土壤水分壓力值小于200 kPa 這是因?yàn)楹笃?水分應(yīng)該保持適量而不能過(guò)多 防止掉粒 裂果和 成熟時(shí)間推遲 各時(shí)期土壤水分張力情況見(jiàn)圖1 各時(shí)期灌溉次數(shù)及灌溉量見(jiàn)表 1 施肥量和施肥時(shí) 期與 FT 處理保持一致 表 2 表 1 優(yōu)化灌水和農(nóng)戶常規(guī)各時(shí)期的 灌溉次數(shù)及灌溉量 處理 升溫 期 萌芽 前 萌芽 期 開(kāi)花 前 膨大 期 著色 期 總計(jì) FT 灌溉次數(shù) 1 0 1 1 1 1 5 灌溉量 t hm 2 940 5 0 0 223 5 153 0 1399 5 307 5 3024 0 OI 灌溉次數(shù) 1 1 1 2 3 2 10 灌溉量 t hm 2 606 0 120 0 57 0 87 0 613 5 532 5 2016 0 圖 1 農(nóng)戶常規(guī)和優(yōu)化灌水對(duì) 土壤水分張力的影響 表 2 試驗(yàn)施肥處理 kg hm 2 處理 養(yǎng)分 基肥 開(kāi)花前 膨大期 著色期 總和 FT N 62 50 0 00 61 30 0 00 123 80 P 2 O 5 33 75 0 00 111 75 78 00 223 50 K 2 O 60 00 0 00 111 00 58 50 229 50 OF N 112 50 33 75 56 25 22 50 225 00 P 2 O 5 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 K 2 O 51 50 0 00 25 75 25 75 103 00 OF 處理 選擇面積為 747 m 2 83 m 9 m 的 地塊作為小區(qū) 按照河北省豐產(chǎn)園的標(biāo)準(zhǔn)選擇 30 0 t hm 2 產(chǎn)量目標(biāo) 利用目標(biāo)產(chǎn)量法 19 進(jìn)行肥料用 量計(jì)算 其中氮素投入總量控制在225 kg hm 2 比 農(nóng)戶傳統(tǒng)投入量增長(zhǎng) 81 7 主要是因?yàn)樵搱@區(qū)連 續(xù)多年重視磷 鉀肥 輕視氮肥導(dǎo)致土壤氮含量不 足而磷 鉀含量過(guò)量 由于土壤中磷含量過(guò)高 優(yōu) 化處理中完全不用磷肥 計(jì)算結(jié)果及養(yǎng)分投入量見(jiàn) 表 2 為了配合水肥一體化操作 肥料類型為基肥 75 中國(guó)土壤與肥料 2022 1 用尿素 硫酸鉀 開(kāi)花前尿素 膨大期尿素 硫酸 鉀 著色期尿素 硫酸鉀 提前配置好各施肥期的 肥料溶于施肥桶中 施肥時(shí)先用手機(jī)端軟件打開(kāi)灌 水管道電磁閥通水 后通過(guò)手機(jī)端軟件打開(kāi)開(kāi)關(guān)控 制簡(jiǎn)易施肥桶中的電泵工作進(jìn)行注入式施肥 灌水 量和灌水時(shí)間與 FT 處理保持一致 表 1 IM處理 選擇面積為747 m 2 83 m 9 m 的 地塊作為試驗(yàn)小區(qū) 灌溉定額與OI處理灌溉量相 同 表 1 施肥方案與 OF 處理相同 表 2 4 個(gè)處理中其他操作和管理均相同 均在基肥 投入相同量腐熟雞糞和羊糞 開(kāi)花前噴施等量鋅 肥 開(kāi)花后噴施等量硼肥 膨大期交替噴施等量的 磷酸二氫鉀和糖醇鈣肥 1 3 傳感器布置及監(jiān)測(cè) 施肥灌溉的位點(diǎn)與作物根系分布和栽培管理模式 密切相關(guān) 研究表明 地上灌溉方式傳感器應(yīng)布置在 根系吸收水分的臨界區(qū)域 20 也可將2個(gè)水分探頭 安裝在根系分布的上下臨界層 且深處水分傳感器的 埋設(shè)深度應(yīng)是淺處的2倍 21 史巖等 22 研究發(fā)現(xiàn) 土壤水分探頭的適宜埋設(shè)深度為地表下10 30 60 和 100 cm 楊紹輝等 23 通過(guò)分析土壤含水率垂向變 化規(guī)律發(fā)現(xiàn)土壤水分傳感器安裝在地表下10 20和 50 cm 即可監(jiān)測(cè) 0 100 cm 土層的水分情況 綜合來(lái) 看 葡萄的土壤水分監(jiān)測(cè)需將傳感器安置在根系的集 中區(qū)域 必須先測(cè)定葡萄根系的深度和范圍 根據(jù)根 系分布范圍確定傳感器布置的深度和位置 2018年9月選擇壕溝剖面法對(duì)試驗(yàn)棚進(jìn)行根 系調(diào)查 因株距較小 選擇主干間進(jìn)行剖面挖掘較 為困難 因此選擇在主干兩側(cè)行間位置進(jìn)行雙剖面 的挖掘 觀察根系分布情況 整個(gè)大棚選擇以對(duì)角 線為基準(zhǔn) 在對(duì)角線范圍選擇兩端和中間 3 個(gè)位置 附近隨機(jī)選擇兩株葡萄 共計(jì)對(duì) 6 株葡萄樹(shù)進(jìn)行剖 面挖掘和觀察 壕溝共深70 cm 取距離主根水平 方向每 10 cm 10 cm 的土塊裝袋 用清水洗根 并 用根系掃描儀進(jìn)行根系掃描并記錄結(jié)果 結(jié)果顯示 試驗(yàn)棚內(nèi)葡萄根系分布范圍為水平方向 0 70 cm 垂直方向0 50 cm 根系整體分布在距離主根水 平 0 40 cm 垂直距離 0 30 cm 區(qū)域內(nèi) 而總 根長(zhǎng)在距離主根水平 0 10 cm 垂直 10 20 cm 區(qū)域分布最密集 達(dá)到3161 cm 而吸收根 徑 級(jí)0 2 mm 在距離主根水平0 10 cm 垂直 10 20 cm 處分布最密集 達(dá)到 1132 cm 因此將 土壤水分傳感器布置在垂直 20 cm 處最合適 考慮 機(jī)械操作便利性 選擇壟上距離葡萄主干向西 5 cm 處最為合適 在各試驗(yàn)小區(qū)中間一行葡萄架位置上安裝西班 牙產(chǎn)的eVineyard一體式傳感器各兩個(gè) 均勻分布 于同一行上 土壤水分傳感器探頭安裝在距離主干 向西 5 cm 垂直 20 cm 深的位置 自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄土 壤水分壓力情況 根據(jù)兩臺(tái)傳感器的壓力平均值進(jìn) 行灌溉操作判定 當(dāng)壓力值超過(guò)閾值時(shí)通過(guò)軟件打 開(kāi)電磁閥及時(shí)灌溉 流程見(jiàn)圖 2 圖 2 傳感器監(jiān)測(cè)及自動(dòng)灌溉控制示意圖 1 4 測(cè)定指標(biāo) 新梢長(zhǎng)度 新梢長(zhǎng)度是葡萄生長(zhǎng)的關(guān)鍵指標(biāo) 也影響葡萄養(yǎng)分累積和轉(zhuǎn)移過(guò)程 新梢摘心前用卷 尺測(cè)量各處理隨機(jī)選取的15條結(jié)果枝基部到頂端 的長(zhǎng)度 取其平均值 單位為cm 測(cè)樣時(shí)期為萌 芽后至摘心操作前 測(cè)樣時(shí)間間隔為 3 d 左右 日 期為3月9日 3月12日 3月15日 3月19日 3月21日 3月24日 3月27日和3月31日 76 中國(guó)土壤與肥料 2022 1 新梢莖粗 新梢摘心前和成熟期 每個(gè)處理隨 機(jī)調(diào)查15條結(jié)果枝 用游標(biāo)卡尺測(cè)量結(jié)果枝第3 節(jié)間的平凹面粗度 單位為mm 測(cè)樣時(shí)期為整個(gè) 生長(zhǎng)期 測(cè)樣時(shí)間間隔為1個(gè)月 日期為3月20 日 4 月 20 日 5 月 20 日 6 月 20 日 新梢葉片 SPAD 新梢摘心前和成熟期 每個(gè) 處理隨機(jī)調(diào)查15條結(jié)果枝 用SPAD儀測(cè)量結(jié)果 枝第4葉片的SPAD值 精確到0 1 測(cè)樣時(shí)期為 整個(gè)生長(zhǎng)期 測(cè)樣間隔為20 d 日期為4月5日 4月25日 5月15日 6月5日和6月25日 產(chǎn)量和單穗重 葡萄收獲期測(cè)定 每個(gè)處理 隨機(jī)選取 15 株正常結(jié)果樹(shù) 記錄每株葡萄果穗數(shù) 并隨機(jī)選取10穗葡萄測(cè)定單穗重 取平均值 計(jì) 算單株產(chǎn)量 折算成每公頃產(chǎn)量 單株產(chǎn)量 公 頃株數(shù) 單位為 t hm 2 果實(shí)橫徑 將測(cè)產(chǎn)中隨機(jī)選取的10穗葡萄作 為樣品 然后分別從果穗上 中 下取3粒果實(shí) 共30粒 用游標(biāo)卡尺測(cè)定果實(shí)橫徑 單位為mm 電子天平稱單粒重 單位為 g 內(nèi)在品質(zhì) 葡萄成熟期采樣測(cè)定 可溶性固形 物用糖度計(jì)測(cè)定 單位為 可滴定酸通過(guò) NaOH 中和滴定法測(cè)定 單位為 維生素C含量采用 2 6 二氯靛酚滴定法測(cè)定 單位為 mg 100 g 水分利用效率 WUE 采用灌溉水利用效率即 葡萄的產(chǎn)量與灌水量之比來(lái)表示 氮肥偏生產(chǎn)力 PFPN 采用葡萄鮮果產(chǎn)量與 氮肥投入量之比表示 2 結(jié)果與分析 2 1 對(duì)設(shè)施葡萄生長(zhǎng)指標(biāo)的影響 2 1 1 新梢長(zhǎng)度 4個(gè)處理中 FT處理3月9日新梢長(zhǎng)度最短 但水肥的過(guò)量供應(yīng)導(dǎo)致生長(zhǎng)速率較快 后期與OF 和 IM 處理無(wú)顯著性差異 但顯著高于 OI 處理 反 映出水肥對(duì)新梢生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)作用 通過(guò)降低灌水量 能夠顯著避免新梢徒長(zhǎng) 而肥料的投入特別是氮肥 用量的提高對(duì)新梢長(zhǎng)度有明顯的促進(jìn)作用 圖 3 不同處理對(duì)新梢長(zhǎng)度的影響 注 小寫字母不同表示處理間差異顯著 P 0 05 下同 2 1 2 新梢莖粗 通過(guò)對(duì)新梢莖粗的分析 圖4 發(fā)現(xiàn) 新梢莖 粗在3 4和6月各處理間均沒(méi)有顯著差異 僅5 月有一定差異 其中 OF 和 IM 處理顯著高于 FT 處 理 而與OI處理無(wú)差異 說(shuō)明灌水量減少并不會(huì) 影響新梢莖粗 再配套合理施肥反而有利于葡萄新 梢莖粗的增加 2 1 3 SPAD 值 圖5顯示 各處理在生長(zhǎng)后期葉片SPAD值 趨于一致 但前期SPAD值表現(xiàn)出差異 OF處理 通過(guò)增加前期氮肥投入 葉片SPAD值顯著高于 FT 處理 反映出隨著氮肥投入的增加 光合作用 和營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化能力加強(qiáng) OI處理降低灌溉量并沒(méi)有 顯著改變?nèi)~片SPAD值 而IM處理在生長(zhǎng)中期 77 中國(guó)土壤與肥料 2022 1 SPAD值顯著高于FT處理 這反映出氮肥是決定 葉片 SPAD 值的主要因素 而適當(dāng)降低灌溉量不會(huì) 降低葉片 SPAD 值 圖 4 不同處理對(duì)新梢莖粗的影響 圖 5 不同處理對(duì)葉片 SPAD 值的影響 2 1 4 果實(shí)橫徑 圖6顯示 5月初果期果實(shí)橫徑處理間沒(méi)有差 異 從6月開(kāi)始隨著果實(shí)生長(zhǎng)各個(gè)處理間差異顯 現(xiàn) 其中OI OF和IM處理均能夠顯著提高果實(shí) 橫徑 不同處理對(duì)果實(shí)橫徑促進(jìn)作用的時(shí)間先后順 序?yàn)镺F處理最早 其次為IM處理 最后為OI處 理 這表明肥料的合理施用是決定果實(shí)橫徑快速增 長(zhǎng)的主要因素 水分的合理供應(yīng)也能夠顯著增加果 實(shí)橫徑 但效果弱于合理施肥 2 2 對(duì)設(shè)施葡萄產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo)的影響 2 2 1 單穗重 單株穗數(shù) 單粒重和產(chǎn)量 通過(guò)對(duì)產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行分析 表3 看到 OI OF和IM處理能夠顯著提高單穗重和單粒重 但對(duì) 于單株穗數(shù)和產(chǎn)量而言 OI 和OF處理并沒(méi)有顯著提 升穗數(shù)和產(chǎn)量 而水肥交互作用的IM處理能夠顯著 提升穗數(shù)和產(chǎn)量 null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 日期 月 日 果實(shí)橫徑 null null null null 圖 6 不同處理對(duì)果實(shí)橫徑的影響 表 3 不同處理下的單穗重 單株穗數(shù) 單粒重和產(chǎn)量 處理 單穗重 g 單株穗數(shù) 單粒重 g 產(chǎn)量 t hm 2 FT 204 15c 11 0 0 8b 1 82 0 07b 16 7 0 3b OI 274 15b 12 0 0 6ab 2 42 0 15a 23 6 2 8b OF 344 18a 12 0 1 0b 2 65 0 06a 27 3 4 9ab IM 365 17a 15 0 1 2a 2 54 0 11a 37 0 3 4a 注 同列小寫字母不同表示處理間差異顯著 P 40 mg kg 為極高水平 必須要考慮土壤磷鉀含量過(guò)量的問(wèn) 題 而從氮鉀的投入來(lái)看 投入總量基本與果實(shí)攜 走量一致 其中存在少許偏差在于本試驗(yàn)沒(méi)有對(duì)水 肥一體化技術(shù)中肥料溶液的濃度進(jìn)行控制 因此肥 料的投入量與水分之間的耦合關(guān)系還有優(yōu)化空間 但總體而言 在設(shè)施果園中 由于常年大量投入養(yǎng) 分 普遍存在土壤養(yǎng)分盈余 尤其是磷鉀等 基于 養(yǎng)分吸收規(guī)律和土壤測(cè)試的施肥決策體系具有普遍 應(yīng)用的價(jià)值 在智能滴灌施肥體系中 NB IoT網(wǎng)絡(luò)支持低 功耗 高連接要求的傳感器設(shè)備進(jìn)行高效連接 傳 感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的流量費(fèi)用大大降低且待機(jī)時(shí)間更 長(zhǎng) 裝配基于 NB IoT 網(wǎng)絡(luò)的 eVineyard 一體式傳 感器以15 min 次的頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能夠滿足及 時(shí)決策和控制的要求 同時(shí)開(kāi)發(fā)手機(jī)端控制體系進(jìn) 行遠(yuǎn)程控制 以簡(jiǎn)易的施肥罐和智能化電磁閥 智 能水表建立灌溉施肥自動(dòng)控制使低成本的水肥一體 化應(yīng)用成為可能 可以預(yù)見(jiàn) 未來(lái)低成本高效率的 NB IoT 網(wǎng)絡(luò)和支持設(shè)備將有廣闊的發(fā)展空間 參考文獻(xiàn) 1 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局 中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒 M 北京 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社 2019 2 王海波 王孝娣 王寶亮 等 中國(guó)設(shè)施葡萄產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā) 展對(duì)策 J 中外葡萄與葡萄酒 2009 9 61 65 3 李傳哲 許仙菊 馬洪波 等 水肥一體化技術(shù)提高水肥利 用效率研究進(jìn)展 J 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2017 33 2 469 475 4 林華 李疆 干旱荒漠地區(qū)葡萄滴灌試驗(yàn) J 新疆農(nóng)業(yè)大 學(xué)學(xué)報(bào) 2003 4 62 64 5 杜中平 以色列節(jié)水灌溉與水肥一體化考察報(bào)告 J 青海 農(nóng)林科技 2012 4 17 20 6 李詠梅 任軍 劉慧濤 等 以色列 水肥一體化 技術(shù)簡(jiǎn) 介與啟示 J 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014 39 3 91 93 7 蘇培璽 施來(lái)成 塑料薄膜滴灌帶在沙地葡萄節(jié)水中的應(yīng)用 研究 J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 2000 18 4 94 98 8 鐘輝 鐘公詒 楊筠文 等 生長(zhǎng)后期節(jié)水灌溉對(duì)葡萄產(chǎn) 量及品質(zhì)的影響試驗(yàn)初探 J 南方園藝 2010 21 5 14 15 9 黃冠華 沈榮開(kāi) 張瑜芳 作物水分生產(chǎn)函數(shù)與農(nóng)田非充分 灌溉研究述評(píng) J 水科學(xué)進(jìn)展 1995 3 248 254 10 梁鵬 部分根域干燥栽培條件下葡萄樹(shù)體生長(zhǎng)及根域土壤水 分調(diào)控研究 D 上海 上海交通大學(xué) 2009 11 劉洪光 何新林 王雅琴 等 調(diào)虧灌溉對(duì)滴灌葡萄耗水規(guī) 律及產(chǎn)量的影響研究 J 灌溉排水學(xué)報(bào) 2010 29 6 109 111 12 Soulis K X Elmaloglou S Dercas N Investigating the effects of soil moisture sensors positioning and accuracy on soil moisture based drip irrigation scheduling systems J Agricultural Water Management 2015 148 31 258 268 13 宗哲英 王帥 王海超 等 水肥一體化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中 的研究與建議 J 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 2020 41 1 97 100 14 Shock C Pereira A Feibert E Field comparison of soil moisture sensing using neutron thermalization frequency domain Tensiometer and Granular Matrix Sensor Devices Relevance to precision irrigation J Journal of Water Resource and Protection 2016 8 2 154 167 15 Mill n S Casades s J Campillo C et al Using soil moisture sensors for automated irrigation scheduling in a plum crop J Water 2019 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Environment China Agricultural University Institute of Agricultural Green Development China Agricultural University College of Agricultural Green Development China Agricultural University Beijing 100193 2 Quzhou Experimental Station China Agricultural University Quzhou Hebei 057250 Abstract The blind investment of water and fertilizer is a serious problem in protected viticulture at present because of the lack of irrigation decision making standard it is difficult for farmers to apply water and fertilizer integration technology in practice In this study eVineyard integrated sensor based on NB IoT network was used to monitor soil moisture of greenhouse grape root system in real time and the irrigation decision making index of greenhouse grape based on soil moisture pressure was established and relying on water and fertilizer integration equipment to achieve automatic irrigation The results showed that compared with the famer management the ear weight of the integrated management of intelligent irrigation and fertilization was increased by 161 g the yield was increased by 20 2 t hm 2 the content of soluble solids increased by 31 1 acid content was decreased by 21 9 and vitamin C content was increased by 4 13 mg 100 g Compared with farmernulls drip irrigation the water saving efficiency reached 33 3 water consumption dropped to 2016 t hm 2 and the total cost of irrigation and fertilization saved by 32 2 Water balance can be achieved by setting irrigation decision making index with soil water pressure less than 30 kPa in germination to flowering and less than 200 kPa in fruit growth according to the nutrient supply of soil and the nutrient absorption of crop target yield and the fertilizer input quota can be used for the intelligent management of grape water and fertilizer integrated system Key words intelligent water and fertilizer management sensor irrigation decision making