人参（Panax ginseng C.A.Mey.）为五加科人参属多年生草本植物,以其干燥根及根茎入药,是我国重要的人工栽培药用植物之一。国内大多数的人参于吉林省境内的长白山地区出产。长期以来,我国基本上是采用伐林种植人参的生产模式,这种传统的伐林栽参方法,虽然保证了人参生长的土壤环境与野生人参相似,也获得了高产量、高品质的人参,但是,伐林栽参一方面导致了森林资源和生态环境的破坏,另一方面,由于宜伐林地的不断减少,导致了栽参用地的坡度越来越陡,生产管理的难度越来越大,甚至目前长白山区已经到了无林可伐的地步。因此,为保护生态环境,防止水土流失,保护天然林,人参种植开始由伐林栽参转向农田栽参。而农田种植的人参容易发生病害,且其产量低,品质难以控制,故优化农田人参栽培技术对人参产业的发展意义重大。水分在植物生长过程中起着重要作用,参与植物整个生命周期,在作物不同的生育阶段需要进行适当的供水,随着栽参模式的转变,农田栽参使农业上比较成熟的物联网精准灌溉技术的应用成为可能。因此2018年抚松参王植保公司出资由北京科百宏业技术有限公司引进奥地利CIPOS公司物联网精准灌溉设备系统。本试验在此基础上设计了3个水分梯度,即土壤相对含水量为60%,80%,90%和CK自然降水。通过物联网技术的精准灌溉技术设备控制非林地的土壤含水量,系统研究土壤理化性质、土壤酶活、土壤微生物功能多样性、人参生物学性状、人参的产量和质量等方面,旨在确定适合人参生长发育的最佳水分条件,从而实现科学种植人参,提高人参的产量和质量。主要的研究结果如下:1.物联网精准灌溉水分梯度控制下,不同含水量梯度对土壤理化性质产生了不同的影响。各处理间土壤p H及容重间差异较小,但其均在人参生长适宜范围内。相对含水量80%水分梯度土壤的有机质、速效氮、速效磷含量均显著高于其它处理,其较CK分别增加了29.95%、10.44%、4.75%。综合各处理土壤养分含量及人参根系对土壤养分的利用程度进行分析表明,不同水分梯度处理下人参土壤养分环境表现为,相对含水量80%处理最优,相对含水量90%处理次之,而相对含水量60%及CK较差。因此,相对含水量80%下土壤的养分环境较好或有利于人参的生长发育。2.物联网精准灌溉水分梯度控制下不同含水量梯度对土壤酶活产生了不同的影响。80%水分梯度条件下栽参土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性均相对较高,相对含水量90%处理组次之,因此相对含水量80%的水分梯度水平有利于土壤中养分的释放与转化。土壤环境具有层次复杂,物质能量流动复杂的特点。在本研究中,不同月份间土壤酶活的变化规律不尽相同,其原因可能是由这种复杂性造成的,故人参栽培土壤水分与人参生长发育及土壤酶活间的相互关系及作用规律仍需进一步探究。3.物联网精准灌溉水分调控下不同土壤含水量对非林地栽参土壤微生物功能多样性的影响不同。不同土壤含水量梯度人参根际土壤微生物活性变化差异显著。不同水分梯度下,当土壤含水量为80%时其对碳水化合物、氨基酸类、羧酸类、胺类、聚合物类的碳源利用均高于其他水分处理,同时微生物物种丰度指数,碳源利用丰富度指数提高。水分控制处理后,土壤微生物碳源利用率可得到显著提高,综合各处理组微生物功能多样性指标进行评价,表明不同控水处理的效果表现为相对含水量80%与相对含水量90%处理组效果相近,且其优于土壤相对含水量60%处理组与CK。4.物联网精准灌溉水分调控下不同土壤含水量对人参产量质量影响不同。相对含水量80%梯度下生长的人参单位面积产量最高,可达到2715.64 g/m~2相比于CK增产约15%,人参根长、根鲜重、根干重分别较CK增加了11.39%、16.45%、16.13%。对不同水分梯度皂苷含量测定结果表明,相对含水量80%、90%水分梯度下人参单体皂苷Rg1、Re、Rc、Rd、Rb2含量相比于CK均得到了显著提高,人参总皂苷积累规律表现为各处理间差异不显著。但结合人参产量及总皂苷含量进行分析表明相对含水量80%左右为人参适宜的土壤含水量,在此梯度下人参产量质量的综合效益最优。主成分分析产量质量及土壤性质的综合评价值也为此结果。本研究为非林地栽参精准灌溉系统的应用奠定基础。