果園液體肥深施機(jī)械研究進(jìn)展

楊瑩　馬少騰　白圣賀

摘要：果園液體肥深施機(jī)械是果園生產(chǎn)機(jī)械化的重要內(nèi)容之一。概述我國(guó)果園生產(chǎn)和施肥機(jī)械研究現(xiàn)狀，介紹施肥機(jī)械的類型、結(jié)構(gòu)及工作原理，總結(jié)國(guó)內(nèi)外液體肥深施機(jī)械研究成果，探討施用液體肥的必要性，提出對(duì)果園開溝設(shè)計(jì)的研究需求，指出液體肥深施機(jī)械的發(fā)展方向，以期為提高果園生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)果業(yè)快速發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：施肥機(jī)械；果園；液體肥；深施；研究

中圖分類號(hào)：S224.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2019）01-0064-04

隨著國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)整，我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展也有相應(yīng)的變化。林果業(yè)作為農(nóng)業(yè)的重要組成部分之一，具有較大的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益和深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)開發(fā)前景，成為農(nóng)村建設(shè)發(fā)展和農(nóng)民致富的重要支柱性產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，隨著人們對(duì)水果有益健康認(rèn)識(shí)的日益深入，水果的消費(fèi)量大大高于從前，掀起了新時(shí)期果園生產(chǎn)的熱潮。

1 我國(guó)果園生產(chǎn)現(xiàn)狀

我國(guó)果園種植面積從1996年起處于穩(wěn)步提升狀態(tài)；1996—2012年，種植面積由855.3萬(wàn)hm2增至

1 214.0萬(wàn)hm2，年均增速2.6%，總產(chǎn)量由8 210萬(wàn)t增長(zhǎng)到2.41億t，年均增長(zhǎng)速度為12.3%；預(yù)計(jì)在未來(lái)的10 a內(nèi)，水果的銷售量將繼續(xù)上升。但是，我國(guó)果樹的種植過(guò)程仍處于相對(duì)落后的階段。一方面，由于我國(guó)地域南北跨度大，果園種植地域存在多樣化，多以平原、丘陵、梯田、山坡等地形為主種植，導(dǎo)致果園難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，影響了果園產(chǎn)業(yè)的開發(fā)與進(jìn)一步發(fā)展。另一方面，我國(guó)果樹種植通常以組為基本單位，每組為3棵、6棵、9棵、12棵、15棵等以3的倍數(shù)為組合劃分，且多采用低矮密植型種植模式，行距4.0～5.0 m，株距3.0～4.0 m，樹高3.0～3.5 m，兩行果樹枝葉幾乎交接，造成果園密閉，因此對(duì)果園機(jī)械產(chǎn)品尺寸等參數(shù)有較大的限制。

施肥是果園生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)之一。在林果業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，大多采用固體肥料，其弊端在于化肥利用率不高、施肥效果不顯著、存在風(fēng)塵污染等。液體肥料在一些發(fā)達(dá)國(guó)家如英國(guó)、美國(guó)、荷蘭、比利時(shí)、德國(guó)、澳大利亞、加拿大等很早就得到了廣泛應(yīng)用，在這些國(guó)家的農(nóng)業(yè)種植過(guò)程中，液體肥料占所使用化肥總量的很大比重。尤其在美國(guó)，液體肥料施用量占全部化肥施用量的35%。液體肥料的優(yōu)點(diǎn)是：在運(yùn)輸、施肥過(guò)程中無(wú)粉塵、煙霧等對(duì)環(huán)境有害的污染物；配方靈便，可將各種營(yíng)養(yǎng)元素和養(yǎng)分均勻混合，適用于作基肥、追肥；施用方便且易被農(nóng)作物和果樹吸收，可以減少施肥次數(shù)，從而降低勞動(dòng)力成本和物力耗費(fèi)。目前我國(guó)果園的液體肥料施用主要由人工作業(yè)完成，作業(yè)量大、勞動(dòng)強(qiáng)度大、施肥難度大，并且液體肥的揮發(fā)性可能導(dǎo)致施肥效率低。因此，對(duì)果園液體肥料機(jī)械進(jìn)行研究，對(duì)于果園產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展具有重要意義。

2 液體肥施肥機(jī)械的研究現(xiàn)狀

隨著液體肥料的發(fā)展與使用，液體肥料機(jī)械逐漸被研制出并得到應(yīng)用。當(dāng)前，國(guó)際上的液體肥料機(jī)械主要有3類：葉面噴施液肥機(jī)械、液體肥料滴灌機(jī)械及液體肥料深施機(jī)械。液體肥料機(jī)械按照牽引型可分為懸掛式、牽引式及組裝式，其中懸掛式的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易拆裝、工作性能穩(wěn)定，在我國(guó)應(yīng)用最多。

2.1 國(guó)外研究情況

國(guó)外對(duì)液體肥的研究始于20世紀(jì)30年代，液體肥施肥技術(shù)首先在美國(guó)得到應(yīng)用。目前發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)大規(guī)模普及液體肥施肥機(jī)械，且機(jī)具種類很多，機(jī)械化水平較高。

2.1.1 葉面噴施液肥機(jī)械 凱斯公司生產(chǎn)的愛(ài)國(guó)者3310自走式液態(tài)施肥噴藥機(jī)械，既可以完成施肥作業(yè)，又可以完成噴藥作業(yè)。作業(yè)速度18 km/h，肥箱容量

3 785 L（超大肥箱提高了工作效率），作業(yè)寬度27.4 m，可以根據(jù)不同的作業(yè)環(huán)境來(lái)調(diào)整噴桿高度和輪距。十方公司生產(chǎn)的大平原噴灑及施肥機(jī)械，具有精確的電子控噴系統(tǒng)，噴施架有自動(dòng)鎖定系統(tǒng)，當(dāng)一側(cè)噴施架向上抬時(shí)，另一側(cè)噴施架不會(huì)因此而擺動(dòng)，對(duì)地面的仿形極好。Jacto公司生產(chǎn)的UNIPORT 2000自走式噴藥施肥機(jī)，作業(yè)幅寬21.0 m，作業(yè)效率300 hm2/d。

2.1.2 液體肥滴灌機(jī)械 以色列屬于嚴(yán)重缺水的國(guó)家，因此其在農(nóng)業(yè)發(fā)展方面采用的是節(jié)水灌溉施肥技術(shù)。滴灌施肥是通過(guò)安裝在毛管上的滴頭、孔口或滴灌帶等灌水器將液態(tài)肥一滴一滴、均勻而又緩慢地滴入作物根區(qū)附近土壤中的一種施肥方式。國(guó)外許多缺水的國(guó)家均使用這種灌溉施肥方式，其施肥量小、肥料利用率高且對(duì)環(huán)境污染小，但施肥成本高，不適合大田作業(yè)，所以滴灌施肥無(wú)法在我國(guó)大面積推廣。

2.1.3 液體肥料深施機(jī)械 化肥深施技術(shù)是將一定量的化肥均勻施入土表下方60～100 cm處，從而保證作物的地下根系密集部位充分吸收肥料，還可以減少肥料揮發(fā)及流失，并減少對(duì)環(huán)境的污染。液體肥料深施機(jī)械設(shè)備（穴施機(jī)械）是把液體肥料深施在土壤中靠近農(nóng)作物根部的機(jī)械，其技術(shù)含量很高，對(duì)液體肥料的有效利用率高，基本無(wú)污染，操作方便，在未來(lái)會(huì)有很好的發(fā)展前景。A.R.Womac等人設(shè)計(jì)的曲柄搖桿型液體肥料設(shè)備，將施肥針插入土壤中，通過(guò)高壓將液態(tài)肥噴出射入土壤中來(lái)實(shí)現(xiàn)深施的目的。

2.2 國(guó)內(nèi)研究情況

我國(guó)果園生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展歷程較短，20世紀(jì)50年代才開始推廣使用手動(dòng)噴霧施肥器，60年代中期開始發(fā)展動(dòng)力噴霧機(jī)，1970年后在引進(jìn)國(guó)外機(jī)械的同時(shí)，陸續(xù)研制成功果園中耕除草機(jī)、施肥機(jī)械、液壓剪枝升降平臺(tái)、果園風(fēng)送彌霧機(jī)以及果品收獲機(jī)、果品分級(jí)清選機(jī)等，促進(jìn)了果園機(jī)械化的發(fā)展。

我國(guó)液體肥施用機(jī)械種類不多，主要從國(guó)外進(jìn)口先進(jìn)的液態(tài)施肥機(jī)械設(shè)備。目前我國(guó)一些高校和科研機(jī)構(gòu)著手研發(fā)設(shè)計(jì)相關(guān)施肥機(jī)械設(shè)備，例如：新疆石河子農(nóng)業(yè)局研制出2FY-16型懸掛式施肥機(jī)，北京朝陽(yáng)區(qū)農(nóng)機(jī)研究所研制出2FY-5型施肥機(jī)，農(nóng)一師一團(tuán)液氨辦研制出2FYA-4.2-2液氨施肥機(jī)，黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)工程研究院研制出FY-400型多功能液態(tài)深施施肥機(jī)等。上述機(jī)具均存在肥料浪費(fèi)嚴(yán)重的缺點(diǎn)。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的1YJ-140深施型液態(tài)施肥機(jī)械，是我國(guó)第一臺(tái)施肥設(shè)備，該機(jī)的扎穴機(jī)構(gòu)運(yùn)用曲柄搖桿原理，將連桿和施肥針固定在一起，根據(jù)連桿的運(yùn)動(dòng)完成施肥，但作業(yè)時(shí)搖桿的運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)、效率不高；在此基礎(chǔ)上研發(fā)設(shè)計(jì)了第二代施肥機(jī)，使用橢圓的齒輪機(jī)構(gòu)代替曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，工作時(shí)平穩(wěn)、高效。

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