蘋果無袋化生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用
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摘要:隨著勞動力短缺、不套袋蘋果風(fēng)味優(yōu)良等原因，蘋果無袋生產(chǎn)必將成為今后蘋果發(fā)展的趨勢。無袋栽培這一栽培制度變革面臨諸多問題，亟需新技術(shù)的引入，物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)可以實現(xiàn)合理控制水肥、病蟲害監(jiān)測預(yù)報、極端天氣預(yù)報防控以及空氣質(zhì)量監(jiān)測調(diào)控等，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入將全面推動中國蘋果產(chǎn)業(yè)無袋化栽培進程，對蘋果產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級與供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革及農(nóng)民持續(xù)增收具有重要意義。
關(guān)鍵詞:蘋果;無袋化栽培;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中國蘋果栽培
從20世紀末開始引入套袋技術(shù)并推廣，不到10年時間在蘋果主產(chǎn)區(qū)普及。套袋對提高蘋果商品率、果農(nóng)增收起到了很大的作用，目前絕大部分果區(qū)仍以套袋栽培為主，并且還推廣到梨、葡萄、桃等其他果樹生產(chǎn)中。果實套袋用工量大，也造成果實品質(zhì)的下降，很多國家經(jīng)歷了蘋果生產(chǎn)由套袋到無袋化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，例如日本20世紀末富士蘋果套袋栽培面積占蘋果栽培總面積50%以上，目前套袋率不足10%;韓國蘋果套袋發(fā)展早于中國，目前套袋蘋果面積也僅占5%左右［1］。中國套袋果園占80%以上，優(yōu)果率卻不足40%，在國際市場上處于中低檔水平。套袋、摘袋的成本也不斷上漲，種植戶越來越難以承受。面臨成本和品質(zhì)的雙重壓力，無袋化栽培將是中國蘋果生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢［2］。
1蘋果無袋栽培的前景
1．1市場需求
商品進入消費市場兩個重要條件:一是需求，二是價格。近年來，套袋技術(shù)的發(fā)源地日本的消費群體更傾向于不套袋蘋果，許多蘋果銷售時專門標明是無袋栽培以獲得高售價。中國蘋果消費者也逐漸認識到果品內(nèi)在品質(zhì)的重要性，套袋蘋果的外觀品質(zhì)有優(yōu)勢，而不套袋蘋果內(nèi)在品質(zhì)占優(yōu)勢會逐漸被消費者認可。由此促使生產(chǎn)者進行無袋化栽培。
1．2節(jié)本增效需求
目前，中國蘋果栽培面積200多萬hm2，年產(chǎn)蘋果4000多萬t，但以分散經(jīng)營為主，設(shè)施條件差，80%的果園機械化水平低，生產(chǎn)成本平均每666．7m25000元，其中80%是果袋及套袋摘袋的投入，每年在套袋方面支出達400億元。受產(chǎn)量大、品種單一等因素影響，蘋果價格持續(xù)下滑，加上受勞動力成本高等因素的影響，果農(nóng)收入顯著減少。節(jié)本增效［3］成為果農(nóng)持續(xù)增收的必然考慮。
1．3提升果品品質(zhì)需求
套袋改善了蘋果的外觀品質(zhì)，但也存在著果面生理變化造成貯藏性能變差、品質(zhì)變差的問題。套袋蘋果的可溶性固形物含量比不套袋蘋果低1．0～1．5個百分點，果實硬度低0．80～1．00kg/cm2，芳香物質(zhì)、特有風(fēng)味物質(zhì)減少。由于袋內(nèi)溫度高，造成果實的呼吸強度增大，碳水化合物的消耗增加，果實含糖量下降，一般低于不套袋蘋果1%以上［4－6］。果實中類胡蘿卜素、葉綠素和酚類物質(zhì)對人體具有抗氧化、抗腫瘤、預(yù)防心腦血管疾病等作用，營養(yǎng)保健價值高［7，8］。有研究表明，果實套袋透光率越高，則果實的綠色和黃色飽和度越高［9］，含有的類胡蘿卜素、葉綠素等含量越高。由此推斷不套袋果實色素飽和度會更高，食用不套袋蘋果攝入更多的有益色素，對人體健康益處更大。
1．4低毒藥物及生物防治提供植保技術(shù)支持
隨著農(nóng)藥工業(yè)的不斷發(fā)展，低毒、低殘留、環(huán)境友好型的農(nóng)藥占據(jù)主流市場，為蘋果無袋栽培提供了植保技術(shù)支持。李海飛等對生產(chǎn)中允許使用以及國家在果樹上禁限用的31種農(nóng)藥和總砷含量的分析表明，果實檢出的農(nóng)藥殘留量及總砷含量不套袋果稍高于套袋果。但無論套袋與否，果實內(nèi)殘留的農(nóng)藥和總砷含量均遠低于國家標準規(guī)定值［10］。因此，在常規(guī)管理模式下，不套袋對蘋果食用安全沒有影響。翟浩等發(fā)現(xiàn)，在山東煙臺、威海、泰安三地梨小食心蟲成蟲發(fā)生高峰期和持續(xù)時間在套袋和不套袋蘋果園中的發(fā)生動態(tài)差異不明顯［11］。張瑞芳對套袋、不套袋、噴施生物膜3種處理的長富2號果實農(nóng)藥殘留量進行檢測表明，所有處理的果實殘留量均在標準值之下，全部符合果實安全標準［6］。
2無袋栽培面臨的問題
無袋栽培并不是簡單的不套袋，而是一項栽培制度變革，涉及多項配套技術(shù)的改革，包括易著色蘋果品種的培育、現(xiàn)代栽培模式創(chuàng)建、優(yōu)美生產(chǎn)環(huán)境篩選等，保證無袋生產(chǎn)條件下蘋果的果面光潔度、著色等方面可以達到優(yōu)質(zhì)商品果的要求［12］。
3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念與應(yīng)用中存在的問題
物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)的、“物”與“物”之間連接形成的“網(wǎng)”，比如生活中電腦無線鼠標、藍牙耳機、電視遙控器等都是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展。而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)則是將用戶端延伸擴展到了農(nóng)業(yè)相關(guān)的物品之間，進行信息交換和通訊。中國的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正在向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，而以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)物物相聯(lián)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將助推農(nóng)業(yè)走向信息化、智能化［13］。中國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正進入快速發(fā)展階段，智能感知、無線傳感器、云計算與云服務(wù)等技術(shù)正在向農(nóng)業(yè)各個領(lǐng)域滲透［14］，為農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的問題和瓶頸提供新的解決方案。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將推動蘋果產(chǎn)業(yè)完成由套袋栽培到無袋栽培的轉(zhuǎn)變進程。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在的問題。農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境相比工業(yè)更復(fù)雜，農(nóng)業(yè)傳感器的精度、穩(wěn)定性要求高，然而農(nóng)產(chǎn)品單位價值低，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的投入成本相對高，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展存在著成本與技術(shù)要求的矛盾;農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的標準、指南還不完善，存在各家經(jīng)營單位自成一體問題，在一定程度上阻礙技術(shù)的更新;因此農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，需要技術(shù)的更新，弱化成本與技術(shù)的矛盾;同時政府、行業(yè)的政策支持、應(yīng)用示范是目前階段支撐農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主力;農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也將得益于農(nóng)業(yè)從業(yè)者對新興科技事物的信心。
4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用
4．1水肥精準施用
中國蘋果產(chǎn)業(yè)亟待提升果實品質(zhì)，合理科學(xué)地水肥管理可以保證樹體正常的生長發(fā)育，在提高蘋果品質(zhì)的同時，節(jié)約生產(chǎn)成本［15］。蘋果園的施肥效果報告顯示，當(dāng)前果園的施肥時期不合理、單次施肥量占比不合理，特別是不能依據(jù)果樹的實際營養(yǎng)狀況針對性地施用肥料［16］，不僅破壞樹體營養(yǎng)平衡，而且影響果樹健康生長發(fā)育。不合理的灌溉量及灌溉時機對產(chǎn)量品質(zhì)也有很多影響。因此，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采集果園土壤的實際養(yǎng)分數(shù)據(jù)，結(jié)合樹齡、目標產(chǎn)量、專家經(jīng)驗等數(shù)據(jù)，建立科學(xué)的水肥模型，指導(dǎo)合理水肥管理，對提高無袋化栽培樹體的抗逆性、調(diào)節(jié)生長狀態(tài)都會起到至關(guān)重要的作用。
4．2病蟲害監(jiān)測
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提倡綠色植保，病蟲害堅持預(yù)防為主、綜合防治，最大限度地降低生產(chǎn)成本提高防治效果。引入物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代技術(shù)，建立病蟲害系統(tǒng)監(jiān)測點及果實生長狀態(tài)監(jiān)測點，持續(xù)不斷地監(jiān)測果樹生長狀況及果園生態(tài)變化，準確掌握病蟲的發(fā)生種類、發(fā)生程度、病葉率、蟲口密度和害蟲生育期等情況。根據(jù)病蟲害發(fā)生的具體情況，明確防控目標，結(jié)合病蟲防治指標、天敵數(shù)量、氣象條件等，確定是否用藥防治、要采取的具體防治技術(shù)組合、對癥藥劑組合及其最佳施藥時期、施藥次數(shù)。
4．3極端天氣預(yù)警
中國地域廣闊，自然條件復(fù)雜，氣候類型多樣，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害如旱災(zāi)、洪澇、凍害、雹災(zāi)等多發(fā)，對農(nóng)業(yè)影響巨大［17］。中國是果品生產(chǎn)大國，北方的林果業(yè)年產(chǎn)值超過1000億元，而僅霜凍造成的損失每年達1%以上。霜凍的發(fā)生主要與氣象條件、地理位置、作物種類、作物物候期等有關(guān)［18］，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可全方位監(jiān)測果園環(huán)境狀況，更準確地預(yù)報當(dāng)?shù)氐淖匀粸?zāi)害，根據(jù)災(zāi)害可能發(fā)生的程度制定應(yīng)對技術(shù)方案，以減輕災(zāi)害的損失。
4．4空氣質(zhì)量監(jiān)測
果實套袋，避免了果面與藥劑、病菌、害蟲等的直接接觸，蘋果無袋化栽培無屏障保護，空氣中的有害氣體會直接接觸果實造成病態(tài)，如空氣中的煙塵、粉塵可造成果面粗糙、霉污、果梗結(jié)垢，嚴重影響果實外觀品質(zhì)。因此，優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境是蘋果無袋栽培的根本保障［19］。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)控空氣質(zhì)量，當(dāng)空氣有害氣體指標高于果實承受范圍、且短時間內(nèi)無有效降雨的情況下，啟動噴淋設(shè)備或者提示管理者進行全園噴水，清洗葉面和果面粉塵，為果品創(chuàng)造優(yōu)美的自然生長環(huán)境。
作者：宋成秀 張志強 董緒 褚德峰 李廣陣 單位：山東鋒士信息技術(shù)有限公司