果園液體肥深施機械研究進展

楊瑩　馬少騰　白圣賀

摘要：果園液體肥深施機械是果園生產機械化的重要內容之一。概述我國果園生產和施肥機械研究現狀，介紹施肥機械的類型、結構及工作原理，總結國內外液體肥深施機械研究成果，探討施用液體肥的必要性，提出對果園開溝設計的研究需求，指出液體肥深施機械的發展方向，以期為提高果園生產效率、實現果業快速發展提供參考。

關鍵詞：施肥機械；果園；液體肥；深施；研究

中圖分類號：S224.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2019）01-0064-04

隨著國家可持續發展戰略的調整，我國農業產業發展也有相應的變化。林果業作為農業的重要組成部分之一，具有較大的經濟、生態效益和深遠的產業開發前景，成為農村建設發展和農民致富的重要支柱性產業。同時，隨著人們對水果有益健康認識的日益深入，水果的消費量大大高于從前，掀起了新時期果園生產的熱潮。

1 我國果園生產現狀

我國果園種植面積從1996年起處于穩步提升狀態；1996—2012年，種植面積由855.3萬hm2增至

1 214.0萬hm2，年均增速2.6%，總產量由8 210萬t增長到2.41億t，年均增長速度為12.3%；預計在未來的10 a內，水果的銷售量將繼續上升。但是，我國果樹的種植過程仍處于相對落后的階段。一方面，由于我國地域南北跨度大，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，導致果園難以實現機械化作業，影響了果園產業的開發與進一步發展。另一方面，我國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，因此對果園機械產品尺寸等參數有較大的限制。

施肥是果園生產中的重要環節之一。在林果業實際生產中，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、存在風塵污染等。液體肥料在一些發達國家如英國、美國、荷蘭、比利時、德國、澳大利亞、加拿大等很早就得到了廣泛應用，在這些國家的農業種植過程中，液體肥料占所使用化肥總量的很大比重。尤其在美國，液體肥料施用量占全部化肥施用量的35%。液體肥料的優點是：在運輸、施肥過程中無粉塵、煙霧等對環境有害的污染物；配方靈便，可將各種營養元素和養分均勻混合，適用于作基肥、追肥；施用方便且易被農作物和果樹吸收，可以減少施肥次數，從而降低勞動力成本和物力耗費。目前我國果園的液體肥料施用主要由人工作業完成，作業量大、勞動強度大、施肥難度大，并且液體肥的揮發性可能導致施肥效率低。因此，對果園液體肥料機械進行研究，對于果園產業快速發展具有重要意義。

2 液體肥施肥機械的研究現狀

隨著液體肥料的發展與使用，液體肥料機械逐漸被研制出并得到應用。當前，國際上的液體肥料機械主要有3類：葉面噴施液肥機械、液體肥料滴灌機械及液體肥料深施機械。液體肥料機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構簡單、易拆裝、工作性能穩定，在我國應用最多。

2.1 國外研究情況

國外對液體肥的研究始于20世紀30年代，液體肥施肥技術首先在美國得到應用。目前發達國家已經大規模普及液體肥施肥機械，且機具種類很多，機械化水平較高。

2.1.1 葉面噴施液肥機械 凱斯公司生產的愛國者3310自走式液態施肥噴藥機械，既可以完成施肥作業，又可以完成噴藥作業。作業速度18 km/h，肥箱容量

3 785 L（超大肥箱提高了工作效率），作業寬度27.4 m，可以根據不同的作業環境來調整噴桿高度和輪距。十方公司生產的大平原噴灑及施肥機械，具有精確的電子控噴系統，噴施架有自動鎖定系統，當一側噴施架向上抬時，另一側噴施架不會因此而擺動，對地面的仿形極好。Jacto公司生產的UNIPORT 2000自走式噴藥施肥機，作業幅寬21.0 m，作業效率300 hm2/d。

2.1.2 液體肥滴灌機械 以色列屬于嚴重缺水的國家，因此其在農業發展方面采用的是節水灌溉施肥技術。滴灌施肥是通過安裝在毛管上的滴頭、孔口或滴灌帶等灌水器將液態肥一滴一滴、均勻而又緩慢地滴入作物根區附近土壤中的一種施肥方式。國外許多缺水的國家均使用這種灌溉施肥方式，其施肥量小、肥料利用率高且對環境污染小，但施肥成本高，不適合大田作業，所以滴灌施肥無法在我國大面積推廣。

2.1.3 液體肥料深施機械 化肥深施技術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及流失，并減少對環境的污染。液體肥料深施機械設備（穴施機械）是把液體肥料深施在土壤中靠近農作物根部的機械，其技術含量很高，對液體肥料的有效利用率高，基本無污染，操作方便，在未來會有很好的發展前景。A.R.Womac等人設計的曲柄搖桿型液體肥料設備，將施肥針插入土壤中，通過高壓將液態肥噴出射入土壤中來實現深施的目的。

2.2 國內研究情況

我國果園生產機械化發展歷程較短，20世紀50年代才開始推廣使用手動噴霧施肥器，60年代中期開始發展動力噴霧機，1970年后在引進國外機械的同時，陸續研制成功果園中耕除草機、施肥機械、液壓剪枝升降平臺、果園風送彌霧機以及果品收獲機、果品分級清選機等，促進了果園機械化的發展。

我國液體肥施用機械種類不多，主要從國外進口先進的液態施肥機械設備。目前我國一些高校和科研機構著手研發設計相關施肥機械設備，例如：新疆石河子農業局研制出2FY-16型懸掛式施肥機，北京朝陽區農機研究所研制出2FY-5型施肥機，農一師一團液氨辦研制出2FYA-4.2-2液氨施肥機，黑龍江省農業機械科學工程研究院研制出FY-400型多功能液態深施施肥機等。上述機具均存在肥料浪費嚴重的缺點。東北農業大學研制的1YJ-140深施型液態施肥機械，是我國第一臺施肥設備，該機的扎穴機構運用曲柄搖桿原理，將連桿和施肥針固定在一起，根據連桿的運動完成施肥，但作業時搖桿的運動不穩、效率不高；在此基礎上研發設計了第二代施肥機，使用橢圓的齒輪機構代替曲柄搖桿機構，工作時平穩、高效。

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