現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

文/

現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

文/馮明華，陳 偉

近年來(lái)，我國(guó)的果樹設(shè)施栽培技術(shù)取得了很大進(jìn)步，但相比發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在一定差距，主要表現(xiàn)為多種設(shè)備不成體系，自動(dòng)控制設(shè)備不配套，機(jī)械化作業(yè)水平低，人工勞動(dòng)效率低，工作環(huán)境可控性差。盡管國(guó)家加大對(duì)農(nóng)業(yè)的投入，但設(shè)施生產(chǎn)裝備仍是當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)中的薄弱環(huán)節(jié)，嚴(yán)重制約了果樹產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，必需建立節(jié)本、優(yōu)質(zhì)、安全、高效的現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)，提高果園生產(chǎn)效率和效益。

一、現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)的產(chǎn)生

回應(yīng)現(xiàn)代果園高產(chǎn)技術(shù)的要求。一是施肥種類的要求?，F(xiàn)代果園要達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的，應(yīng)施用高效液態(tài)有機(jī)肥為主，占全年施肥總量的80%左右，同步配合施用液態(tài)化肥及微量元素，占20%左右，一般幼齡果樹每年施肥10次以上，成年果樹每年施肥4～7次。二是施肥范圍的要求。施肥深度應(yīng)在10～40 cm，以確保肥液擴(kuò)散到果樹根系吸收層，保證果樹豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的營(yíng)養(yǎng)需求，施肥寬度應(yīng)掌握在樹冠滴水線范圍的吸收根集中區(qū)。三是生長(zhǎng)發(fā)育的要求。果樹各階段的生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)必須長(zhǎng)期保持在適宜范圍，如土壤濕度、酸堿度、病蟲害數(shù)量等，一旦高于極限就會(huì)對(duì)果樹造成危害，影響品質(zhì)和產(chǎn)量，要做到事前預(yù)防和監(jiān)測(cè)，并能及時(shí)調(diào)節(jié)。四是綠色生產(chǎn)的要求。綠色食品生產(chǎn)對(duì)農(nóng)藥、除草劑、機(jī)械設(shè)備等農(nóng)資的使用都有限制，要求使用清潔能源，而人工除草、修剪等費(fèi)時(shí)費(fèi)工，采用內(nèi)燃機(jī)又有大量尾氣排放。因此，根據(jù)果樹生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律和生產(chǎn)特點(diǎn)，研發(fā)一套高效實(shí)用的綜合設(shè)備和實(shí)用配套技術(shù)運(yùn)用于現(xiàn)代果園，才是長(zhǎng)久發(fā)展之計(jì)。

解決現(xiàn)代果園的技術(shù)瓶頸。一是解決傳統(tǒng)施肥不到位的問(wèn)題。傳統(tǒng)施肥無(wú)法滲透到土壤深層，即使是采用挖溝打孔深埋，也不能過(guò)于頻繁開挖，否則將嚴(yán)重?fù)p傷果樹根系。表面施肥的結(jié)果是造成吸收根系上浮，淺層分布，表層土壤含水量極不穩(wěn)定，果樹耐旱性差，進(jìn)而影響其正常生長(zhǎng)發(fā)育。二是解決果園土壤通透性的問(wèn)題。果園種植多年后土壤板結(jié)，孔隙度降低，含氧量降低，微生物活動(dòng)減少，有機(jī)質(zhì)難以分解和有效擴(kuò)散。要使果樹吸收根系向深處發(fā)展，在不破壞根系前提下松土是最大的技術(shù)障礙。三是解決果園成本與效益的問(wèn)題。現(xiàn)有的技術(shù)條件下每增加一項(xiàng)管理措施，都可能導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，單一的新技術(shù)并不能帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)量提高和品質(zhì)提升，當(dāng)勞動(dòng)力與提高產(chǎn)量之間、機(jī)械設(shè)施與保持品質(zhì)之間的矛盾無(wú)法解決時(shí)，實(shí)施精細(xì)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與投入就不成比例，從而制約了果園新技術(shù)推廣應(yīng)用。

二、現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)概念、組成及特點(diǎn)

現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)概念。現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)，按照現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，運(yùn)用液壓和氣壓控制原理及機(jī)械化技術(shù)，建立集灌溉、施肥、噴藥、修剪、采摘、開溝、松土等多功能于一體的綜合作業(yè)系統(tǒng)，實(shí)施對(duì)果園的日常管理工作。以中央控制系統(tǒng)為核心，對(duì)果園分區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)果樹生長(zhǎng)發(fā)育所需的土壤、環(huán)境條件，進(jìn)行精準(zhǔn)處理，從而達(dá)到節(jié)水、節(jié)肥、省藥、省力、高產(chǎn)、高效的目的，是對(duì)傳統(tǒng)果園管理全面升級(jí)的一項(xiàng)革命性綜合技術(shù)。

現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)構(gòu)成。一是水源保障系統(tǒng)，由河、湖、堰、庫(kù)、塘、池及提水設(shè)施設(shè)備組成。二是配兌配置系統(tǒng)，由藥、肥配兌池、儲(chǔ)液池、有機(jī)肥和復(fù)合肥預(yù)處理池組成。三是增壓動(dòng)力系統(tǒng)，由液相動(dòng)力機(jī)、二級(jí)壓力氣相動(dòng)力機(jī)、預(yù)充式恒壓器組成。四是管網(wǎng)輸送系統(tǒng)，由管線、控制閥門組成。五是操作終端設(shè)備，由施肥槍、施藥槍、修枝剪、割草機(jī)等專用工具組成。

現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)。一是標(biāo)靶式導(dǎo)入技術(shù)。根據(jù)不同果樹種類和生育期實(shí)施精確營(yíng)養(yǎng)配比，利用高壓能量驅(qū)動(dòng)施肥槍直接將肥、水、藥壓注到土層20～60 cm，肥、水?dāng)U散直達(dá)果樹根系，實(shí)現(xiàn)果樹立體施肥與養(yǎng)分高效利用，減少水肥揮發(fā)損失，利用率提高40%～60%。雨季也能正常作業(yè)，不會(huì)導(dǎo)致肥液流失。地面覆蓋栽培果園不影響肥水施用，且效果更好。高壓施肥不僅可以深施，還可以疏松土壤，增加土壤孔隙度，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期免耕。土壤高壓施藥殺滅地下病蟲害，其用藥量小、藥效期長(zhǎng)、效果好。二是超細(xì)霧化噴藥技術(shù)。在超高壓狀態(tài)下，藥、肥液在高壓下形成霧狀，覆蓋面大，噴灑后極其均勻地附著在植物莖葉表面，最終形成藥肥液膜，有效率提高3～5倍。由于藥肥霧初始速度高，誘導(dǎo)空氣定向流動(dòng)，即使有密集葉片也能輕易穿透全覆蓋，實(shí)現(xiàn)單邊作業(yè)，多面有效，無(wú)需多方向反復(fù)噴灑，大大提高了效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。噴施的藥肥液雖然速度高但粒徑非常小，所以作用在嫩葉面的沖擊動(dòng)能總量小，保證了高效噴灑對(duì)作物無(wú)機(jī)械損傷。三是空氣動(dòng)力集成技術(shù)。通過(guò)輸送管網(wǎng)將高壓氣能傳遞到各個(gè)作業(yè)區(qū)域，形成氣動(dòng)工作場(chǎng)，任何位置均可以直接進(jìn)行全能機(jī)械化作業(yè)。采用氣動(dòng)枝剪、鋸等對(duì)果樹進(jìn)行修枝整形；利用氣動(dòng)機(jī)械進(jìn)行種植坑的機(jī)械旋挖；對(duì)干粉劑類的藥肥直接噴射施用，效果好速度快；合理使用氣動(dòng)設(shè)備，可以進(jìn)行土地整理，破碎巖石、開鑿坡壁，氣動(dòng)松土，改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤含氧量，提高土壤通透性，改善土壤環(huán)境；采用動(dòng)力升降平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)果實(shí)采摘、包裝，以及就地裝車轉(zhuǎn)運(yùn)。四是超遠(yuǎn)距液態(tài)物料輸控技術(shù)。采用強(qiáng)度高、流體阻力小的特殊壓力管和閥控系統(tǒng)等管線機(jī)械，大范圍鋪設(shè)，超遠(yuǎn)距離輸送液態(tài)物料，傳送量大，只要一處充足的水源，建一座機(jī)房，就可滿足幾十到幾千畝，甚至上萬(wàn)畝的果園生產(chǎn)所需。采用氣動(dòng)和液動(dòng)雙相動(dòng)力源，每次施藥、施肥徹底，施后管內(nèi)無(wú)殘留，不浪費(fèi)，又能快速實(shí)現(xiàn)藥、肥的轉(zhuǎn)換，使用方便靈活。管線可深埋、可裸露、可架空，沿地邊界坎溝固定，對(duì)園地其他作業(yè)或交通不會(huì)造成影響。

現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)操作方法。一是終端設(shè)備覆蓋每個(gè)區(qū)塊。將規(guī)模果園按地形地貌劃分為若干作業(yè)單元，每個(gè)單元預(yù)留若干終端閥門，終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)半徑50 m，保證果園無(wú)死角、全覆蓋。二是施肥。根據(jù)生產(chǎn)要求將腐熟有機(jī)肥過(guò)濾液、化肥以及微量元素等按比例投加到配兌池，注水并開啟氣動(dòng)力攪拌器，當(dāng)肥料全部溶解或混合均勻后，放入儲(chǔ)備池待用。調(diào)節(jié)液力輸送壓力值并鎖定，開啟對(duì)應(yīng)單元，田間操作人員采用施肥槍進(jìn)行壓注定量施肥。當(dāng)一個(gè)單元完成后，切換另一單元繼續(xù)操作。管內(nèi)殘留肥液由機(jī)房操作人員通過(guò)氣相動(dòng)力將肥液返回儲(chǔ)備池或由田間操作人員直接使用到果園。三是施藥。操作過(guò)程類似施肥，只是將肥料換成農(nóng)藥。四是氣動(dòng)修枝整形。將中央控制系統(tǒng)切換為純氣動(dòng)力輸送模式，整個(gè)管網(wǎng)覆蓋區(qū)域可同時(shí)實(shí)施氣動(dòng)修枝、氣動(dòng)除草、氣動(dòng)采摘、氣動(dòng)松土增氧以及其他農(nóng)事操作。五是注意事項(xiàng)。即注意選用水性好、不溶性雜質(zhì)含量低于0.5%的化肥，如復(fù)合肥，而雞糞、豬糞、牛糞等有機(jī)肥，必需經(jīng)過(guò)腐熟后取其上層清液使用；注意濃度控制，防止?jié)舛忍摺白苽比~片或根系，可以測(cè)定肥液或噴頭出口肥液的電導(dǎo)率，安全范圍為1.0～3.0 ms/cm，或者水溶性肥稀釋400～1 000倍噴施。

三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及優(yōu)點(diǎn)

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)已獲實(shí)用新型專利（證書號(hào)：ZL201620471167.0）。以每667 m2計(jì)，可節(jié)約成本599元，包括節(jié)肥70%，節(jié)約投入290元；節(jié)水達(dá)到60%，節(jié)水100 m3；減少農(nóng)藥用量30%，節(jié)約9元左右；節(jié)省勞力70%，節(jié)約300元。

優(yōu)點(diǎn)。一是節(jié)水。現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)的水肥藥一體化技術(shù)可減少水分的滲漏和蒸發(fā)，每667 m2節(jié)水100 m3，節(jié)水率為60%，提高水分利用率。二是節(jié)肥。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效施肥、精準(zhǔn)施肥和集中施肥，減少了肥料揮發(fā)和流失，以及養(yǎng)分過(guò)剩造成的損失，具有施肥簡(jiǎn)便、供肥及時(shí)、作物易于吸收、提高肥料利用率等優(yōu)點(diǎn)。在作物產(chǎn)量相近或相同的情況下，現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)的水肥一體化與傳統(tǒng)技術(shù)施肥相比節(jié)省化肥70%，利用率提高5%以上。三是省工。農(nóng)業(yè)大田生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度大，該系統(tǒng)的推廣使用可以節(jié)省勞力70%，減輕了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作強(qiáng)度，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。四是減輕病蟲害發(fā)生?？諝鉂穸鹊慕档停诤艽蟪潭壬弦种屏俗魑锊『Φ陌l(fā)生，減少了農(nóng)藥的投入和防治病蟲害的勞力投入，每667 m2農(nóng)藥用量減少30%。五是增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)，提高了經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)可以做到為各種植物的不同生長(zhǎng)期提供所需的各種養(yǎng)分，避免各種元素之間的拮抗反應(yīng)，達(dá)到各種元素的均衡供應(yīng)，增強(qiáng)作物抵御不良環(huán)境的能力，顯著增加產(chǎn)量和提高品質(zhì)，果園一般增產(chǎn)15%～24%，其他作物增產(chǎn)17%～28%。通過(guò)使用該系統(tǒng)，每667 m2果園節(jié)省投入800～1 600元，增產(chǎn)增收600～1 200元，增收節(jié)支可達(dá) 1 400～2 800元。

四、推廣應(yīng)用及效益情況

目前，現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)累計(jì)推廣應(yīng)用面積超過(guò)6 000 hm2。其中在四川省武勝縣的白坪、飛龍、三溪、中心、鳴鐘等地建有示范推廣基地累計(jì)0.26萬(wàn)hm2，在四川省渠縣、蒼溪縣、廣安區(qū)、仁壽縣、富順縣、宜賓等地果園推廣0.18萬(wàn)hm2，在重慶市的忠縣、長(zhǎng)壽縣、墊江、開州、武隆、云陽(yáng)、綦江、北碚等地推廣超過(guò)0.17萬(wàn)hm2，在大連推廣200 hm2，各地平均每667 m2增收節(jié)支2 000元以上。

【導(dǎo)讀】現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)集灌溉、施肥、噴藥、修剪、采摘、開溝、松土等功能于一體，通過(guò)對(duì)果樹生長(zhǎng)發(fā)育所需的土壤、環(huán)境條件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)調(diào)控，達(dá)到節(jié)水、節(jié)肥、省藥、省力、高產(chǎn)、高效的生產(chǎn)目的。如何對(duì)傳統(tǒng)果園管理進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，四川省武勝縣的果園多功能系統(tǒng)的應(yīng)用無(wú)疑是非常有益的嘗試。

四川省武勝縣農(nóng)業(yè)局（638400）

馮明華（1963—），男，農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail:wsxx12@126.com

陳 偉（1965—），男，高級(jí)農(nóng)藝師，從事果樹技術(shù)指導(dǎo)工作。Email:303292286@qq.com

2017-09-27

特約編輯：艾 華