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山东桃树智慧栽培综合效益分析胡建国、宋成秀1基础信息1. 1试验材料试验地位于山东省德州市临邑县翟家镇,东经116. 9,北纬37. 2,属暖温带半湿润季风气候。 供试材料为4年生永莲1号桃,9月中旬成熟,行距4. 5米,株间3. 5米,每亩42株。 桃园面积6. 5亩,土壤为中土,试验前对桃园土壤理化性质进行检测,检测结果见表1。 表1桃园试验前土壤理化性质
1. 2智能栽培系统设备试验分区现有灌溉井1处,可正常运行。 示范田智能栽培系统增加以下系统和设备。 (1)智能栽培管理软件。 智能栽培管理软件是为锋士开发的智能灌溉物连云系统,用户可以通过浏览器和微信公众号登录管理。 )2)水肥一体化管理设备。 示范田配备山东锋士信息技术有限公司自主研发的大田灌溉专用肥一体化管理设备一台,实现智慧灌溉物联云系统联网,精准管理示范田灌溉、施肥科学。 设备可以通过手动、自动、智能控制三种方式进行灌溉施肥。 基础灌溉设施的建设包括以下内容。 a .建设灌溉泵站1处; b .灌溉配套首滤系统1套c .安装水肥一体化设备1套d .铺设主管路110米、灌溉支管936米、小管出流毛管1365米,安装滴头1365个。
最初过滤装置及水肥机
)3)信息采集设备。 建设了智能灌溉物连云港分站1处、泵站测点1处、灌溉阀门测点2处、土壤墒情测点1处、气象测点1处、空气温湿度测点1处、视频测点8处,实现了试验区水肥一体化管理的信息化决策和自动化控制。
小管出流滴灌管
其中气象观测点用于采集田间温度、湿度、光照度、风向、风速、雨量信息,土壤墒情监测点用于采集桃园灌溉区10、20、40厘米土壤温湿度,视频监测点监测桃树生长和水肥设备工作状态,同时监测土壤墒情
视频监测和气象监测站
EC值和pH值的实时监测
2试验设计2. 1水肥设计桃树生长过程中需要大量有机肥、氮肥、钾肥,适量添加磷肥,同时适当补充钙、锌、锰、硼等微量元素肥料和氨基酸、腐植酸等机能性肥料,有利于提高产量和品质参考《设施蔬菜栽培水肥一体化技术》 (隋好林,王淑芬主编)提供的单位产量养分需求,每生产1000桃,纯氮素养分2. 97,五氧化二磷养分1. 22,氧化钾养分4. 90,氮磷钾需求比例为1 根据树龄和当地生产情况,目标产量定为亩产800公斤。 结合试验园特点,选择商品有机肥(总养分)5%、有机质( 45% ); 大量元素肥料采用尿素、磷酸一铵、硫酸钾; 中微量元素使用EDTA小龙虾、七水硫酸镁、七水硫酸锌、EDTA螯合铁、一水硫酸锰、硼砂、钼酸铵; 功能性肥料选用腐植酸、氨基酸。 测定土壤配方肥料后,扣除土壤供给量,即可得到肥料的实际所需施用量。 坚持按测土配方,均衡施肥,坚持产肥原则。 多施基肥,以总有机肥、氮肥15%和磷肥20%和钾肥15%为基肥深度施,其余部分在桃树生长期与滴灌配套追肥。 2. 2试验处理如下图所示,自西向东分3个处理,处理1、处理2为智慧灌溉模式,处理3为果园传统管理方式,农活操作按系统推送统一处理。 其中,智慧灌溉模式处理1灌溉方案采用智慧底质法,追肥方案采用目标产量法; 智慧灌溉模式处理2灌溉方案采用智慧底质法,追肥方案采用调整的目标产量法,即基于目标产量法采用30%减施法。
试验处理分区的说明
2. 3灌溉制度桃园灌溉采用小管出流方式,滴水次数、滴头流量及滴水时间间隔应根据土壤湿度、桃树长势、天气状况而定。 具体灌溉方案根据气象、土壤湿度信息,并在此基础上优化形成〔表2〕。 3试验记录3. 1智慧灌溉方案(1)种植信息录入。 系统注册登记种植信息,向云平台申请智能灌溉服务。 登记的信息包括地块信息、农作物种类、品种、栽培时间、土壤养分等信息。
栽培信息登记
表2桃树灌溉制度
)2)智能灌溉方案的生成。 通过专家模型管理和优化功能生成相应的专家理论灌溉、施肥标准参数,通过水肥耦合处理生成面向该用户的“水肥一体化智能灌溉方案”。 灌溉方案经系统审核后自动下载至种植用户管理软件。 (3)方案协调与确认。 智能灌溉物连云港系统根据灌溉推送的智能灌溉方案区域实时土壤湿度和气象信息及未来7天气象预报信息,自动实时更新种植户灌溉方案,保证种植户在灌溉时获得最佳方案。 系统根据下载的智能灌溉方案,为用户提供方案调整功能。 用户可调整灌溉起始时间,选择化肥种类和品牌,系统根据用户要求和现场灌溉模式、设备参数,自动调整优化,形成最终的智慧灌溉流程。
推送的智能灌溉方案
系统在灌溉前24小时将设施检测信息推送至手机,操作人员按指示依次进行设施运行前的检测、维护和操作; 灌溉前1小时,系统推送灌溉前准备工作信息,操作人员按指示准备并确认电源、手动阀门、设备控制权限及肥料准备情况。 水肥方案推送至用户手机,用户按灌溉施肥方案要求操作执行。 3. 2根据农事管理信息推送智能灌溉物连云港系统中作物生长模型,结合气候环境信息,进行生育期预测,提出田间农事管理任务推荐。 3. 3工艺记录及分析基肥施用记录: 10月统一追肥,施用量见表3。 表3基肥施用信息
如下图所示,智慧灌区采用小管出流方式,通过水肥一体化滴灌设备追肥,对照区挖环形沟施肥。
智能灌溉模式下滴灌追肥和人工挖环沟追肥(1)水肥一体化智能灌溉分区。 智慧灌溉分区共灌溉5次,分别为萌芽前、谢花后、硬核期、果实膨大期2次。 )2)传统管理区划。 5月中旬追肥1次,追肥复合肥1.75kg/株,商品有机肥2.50kg/株,每亩施肥73.5,有机肥105.0 (表4 )。 追肥后进行大水漫灌,亩产30米3。
水肥一体化的智慧水肥记录
表4传统管理模式下灌溉追肥信息
4试验结果与分析4. 1产量测定与结果分析为保证测定样本数据的科学性,青钱柳将媒体头条号3个处理旁的1行作为隔离行,不在采样范围内后,剔除各处理的第1行和最后1行,分别剔除第2行的6株、3 以第5行18株树为样品,每份样品分成4份,进行产量测定和质量检测,从下图可以看出: 1桃果实处理得较大,上色; 2桃子果实均匀处理,上色3桃子处理后色泽不佳,水果小。
鲜桃取样后送山东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所进行质量检测,检测结果见表5。 表5表明,水肥一体化智能灌溉减肥以30%处理2效果最好,可溶性固形物和全糖含量均高于传统水肥处理3,尤其是全糖含量上升率达13. 27%。 水肥一体化智能灌溉处理1可溶性固形物和总糖含量均下降,分析原因可能是处理1桃头较大,成熟期推迟,抽检质量未达到最佳采摘期。 表5质量比较
此次试验总产量,处理1减产,处理2略有增产。 1处理结果数量较少的原因可能是处理1位于风道侧,受2018年4月初降温影响,农场风道两侧桃树减产明显。 由表6可知,单株结果量处理1明显低于处理2、处理3,处理2、处理3基本持平; 平均单果重处理1明显高于处理2、处理3,处理2、处理3基本持平; 亩产处理1明显低于处理2、处理3,处理2明显高于处理3,亩产17. 99公斤; 综合亩增收处理1不占优势,处理2亩增收50. 37元。 4. 2肥料投入对比分析表7表明,与对照相比,处理1和处理2节肥料投入率分别达到43.65%和46.02%,节水率30%,亩产节约肥料投入量分别达到180.63、214.10元。 表6测定生产的比较
表7智慧灌溉与传统灌溉方式节肥节水的比较
4. 3人工对比分析智慧灌溉施肥模式试验地块面积6. 5亩,灌溉施肥一次作业7小时,按日计算。 传统灌溉施肥方式追肥用1. 8个工作日/亩,灌溉用0. 2个工作日/亩,灌溉追肥用约2个工作日/亩; 采用智能灌溉施肥模式,计算每地块20亩,每地块3小时灌溉追肥,一天可灌溉追肥3个地块,共60亩,一天可完成,人工追肥灌溉60亩需120天。 (表8 )。 表8不同灌溉施肥模式用工比较
4. 4桃树生长势对比分析如下图所示,硬核期处理1、处理2桃树生长势较好,相邻两行枝叶几乎相交,处理3 (对照)相邻两行树间距大,枝叶生长量小。
综合果实品质和产量比较,与传统水肥处理3相比,水肥一体化智慧灌溉减肥的30%,即处理2是果实色泽、单株结果量、单株产量、平均单果重、亩产、亩产、可溶性固形物含量、总糖水肥一体化智慧灌溉减肥的30%处理不仅在果实外观品质、内在品质上优于传统水肥处理,而且如果不考虑果实品质因素,鲜桃将被货币价格收购,水肥一体化智慧灌溉减肥的30%处理收入也高于传统水肥处理。 因此,水肥一体化智能灌溉处理明显优于传统水肥处理。 4. 5效益分析通过生育期试验,分析肥料人工投入等。 面积越大的果园,智慧灌溉系统优势越明显,智慧灌溉系统投入10万元,以基本地块为例,使用年限10亩500元/年,田间灌溉设施1000元/亩,可使用3年,每年每亩333 可划分为5个分区,监测站、电缆相应增加,智慧灌溉系统投入20万元,每年每亩200元,田间灌溉设施投入每年每亩333元,总投入533元/亩。 在此次试验过程中,近风道果树坐果率受倒春寒的影响较大,水肥一体化智慧灌溉处理1的结果存在较差的环境影响偏差。 因此,以水肥一体化智能灌溉减肥30%试验组处理2为例进行效益分析,如表9所示,以100亩果园为例,年增收节支综合效益11947元。 水肥一体化智慧灌溉模式节肥、人工节约效益显著,对100多亩果园,依靠人工灌溉和追肥,需要约20人人工,8 ~ 12天,约200个工作日,是劳动量大、周期长、需肥用水的关键时期追肥一次性完成,智能灌溉模式下,肥料按生长阶段追肥,可根据当年结果情况和自然灾情随时调整施肥量,进一步节约肥料投入。 桃树水肥一体化智慧水肥实验结果表明,该模型可以在生产中大力推广。 表9增收节分综合效益分析( 100亩果园) ) ) ) ) ) ) ) ) )表9增收节分综合效益分析) ) ) )。
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