果园液体肥深施机械研究进展

2019-05-16杨莹马少腾白圣贺

农业科技与装备 2019年1期

杨莹　马少腾　白圣贺

摘要：果园液体肥深施机械是果园生产机械化的重要内容之一。概述我国果园生产和施肥机械研究现状，介绍施肥机械的类型、结构及工作原理，总结国内外液体肥深施机械研究成果，探讨施用液体肥的必要性，提出对果园开沟设计的研究需求，指出液体肥深施机械的发展方向，以期为提高果园生产效率、实现果业快速发展提供参考。

关键词：施肥机械；果园；液体肥；深施；研究

中图分类号：S224.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2019）01-0064-04

随着国家可持续发展战略的调整，我国农业产业发展也有相应的变化。林果业作为农业的重要组成部分之一，具有较大的经济、生态效益和深远的产业开发前景，成为农村建设发展和农民致富的重要支柱性产业。同时，随着人们对水果有益健康认识的日益深入，水果的消费量大大高于从前，掀起了新时期果园生产的热潮。

1 我国果园生产现状

我国果园种植面积从1996年起处于稳步提升状态；1996—2012年，种植面积由855.3万hm2增至

1 214.0万hm2，年均增速2.6%，总产量由8 210万t增长到2.41亿t，年均增长速度为12.3%；预计在未来的10 a内，水果的销售量将继续上升。但是，我国果树的种植过程仍处于相对落后的阶段。一方面，由于我国地域南北跨度大，果园种植地域存在多样化，多以平原、丘陵、梯田、山坡等地形为主种植，导致果园难以实现机械化作业，影响了果园产业的开发与进一步发展。另一方面，我国果树种植通常以组为基本单位，每组为3棵、6棵、9棵、12棵、15棵等以3的倍数为组合划分，且多采用低矮密植型种植模式，行距4.0～5.0 m，株距3.0～4.0 m，树高3.0～3.5 m，两行果树枝叶几乎交接，造成果园密闭，因此对果园机械产品尺寸等参数有较大的限制。

施肥是果园生产中的重要环节之一。在林果业实际生产中，大多采用固体肥料，其弊端在于化肥利用率不高、施肥效果不显著、存在风尘污染等。液体肥料在一些发达国家如英国、美国、荷兰、比利时、德国、澳大利亚、加拿大等很早就得到了广泛应用，在这些国家的农业种植过程中，液体肥料占所使用化肥总量的很大比重。尤其在美国，液体肥料施用量占全部化肥施用量的35%。液体肥料的优点是：在运输、施肥过程中无粉尘、烟雾等对环境有害的污染物；配方灵便，可将各种营养元素和养分均匀混合，适用于作基肥、追肥；施用方便且易被农作物和果树吸收，可以减少施肥次数，从而降低劳动力成本和物力耗费。目前我国果园的液体肥料施用主要由人工作业完成，作业量大、劳动强度大、施肥难度大，并且液体肥的挥发性可能导致施肥效率低。因此，对果园液体肥料机械进行研究，对于果园产业快速发展具有重要意义。

2 液体肥施肥机械的研究现状

随着液体肥料的发展与使用，液体肥料机械逐渐被研制出并得到应用。当前，国际上的液体肥料机械主要有3类：叶面喷施液肥机械、液体肥料滴灌机械及液体肥料深施机械。液体肥料机械按照牵引型可分为悬挂式、牵引式及组装式，其中悬挂式的整体结构简单、易拆装、工作性能稳定，在我国应用最多。

2.1 国外研究情况

国外对液体肥的研究始于20世纪30年代，液体肥施肥技术首先在美国得到应用。目前发达国家已经大规模普及液体肥施肥机械，且机具种类很多，机械化水平较高。

2.1.1 叶面喷施液肥机械凯斯公司生产的爱国者3310自走式液态施肥喷药机械，既可以完成施肥作业，又可以完成喷药作业。作业速度18 km/h，肥箱容量

3 785 L（超大肥箱提高了工作效率），作业宽度27.4 m，可以根据不同的作业环境来调整喷杆高度和轮距。十方公司生产的大平原喷洒及施肥机械，具有精确的电子控喷系统，喷施架有自动锁定系统，当一侧喷施架向上抬时，另一侧喷施架不会因此而摆动，对地面的仿形极好。Jacto公司生产的UNIPORT 2000自走式喷药施肥机，作业幅宽21.0 m，作业效率300 hm2/d。

2.1.2 液体肥滴灌机械以色列属于严重缺水的国家，因此其在农业发展方面采用的是节水灌溉施肥技术。滴灌施肥是通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器将液态肥一滴一滴、均匀而又缓慢地滴入作物根区附近土壤中的一种施肥方式。国外许多缺水的国家均使用这种灌溉施肥方式，其施肥量小、肥料利用率高且对环境污染小，但施肥成本高，不适合大田作业，所以滴灌施肥无法在我国大面积推广。

2.1.3 液体肥料深施机械化肥深施技术是将一定量的化肥均匀施入土表下方60～100 cm处，从而保证作物的地下根系密集部位充分吸收肥料，还可以减少肥料挥发及流失，并减少对环境的污染。液体肥料深施机械设备（穴施机械）是把液体肥料深施在土壤中靠近农作物根部的机械，其技术含量很高，对液体肥料的有效利用率高，基本无污染，操作方便，在未来会有很好的发展前景。A.R.Womac等人设计的曲柄摇杆型液体肥料设备，将施肥针插入土壤中，通过高压将液态肥喷出射入土壤中来实现深施的目的。

2.2 国内研究情况

我国果园生产机械化发展历程较短，20世纪50年代才开始推广使用手动喷雾施肥器，60年代中期开始发展动力喷雾机，1970年后在引进国外机械的同时，陆续研制成功果园中耕除草机、施肥机械、液压剪枝升降平台、果园风送弥雾机以及果品收获机、果品分级清选机等，促进了果园机械化的发展。

我国液体肥施用机械种类不多，主要从国外进口先进的液态施肥机械设备。目前我国一些高校和科研机构着手研发设计相关施肥机械设备，例如：新疆石河子农业局研制出2FY-16型悬挂式施肥机，北京朝阳区农机研究所研制出2FY-5型施肥机，农一师一团液氨办研制出2FYA-4.2-2液氨施肥机，黑龙江省农业机械科学工程研究院研制出FY-400型多功能液态深施施肥机等。上述机具均存在肥料浪费严重的缺点。东北农业大学研制的1YJ-140深施型液態施肥机械，是我国第一台施肥设备，该机的扎穴机构运用曲柄摇杆原理，将连杆和施肥针固定在一起，根据连杆的运动完成施肥，但作业时摇杆的运动不稳、效率不高；在此基础上研发设计了第二代施肥机，使用椭圆的齿轮机构代替曲柄摇杆机构，工作时平稳、高效。

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