现代果园多功能系统的研发与应用

文/

现代果园多功能系统的研发与应用

文/冯明华，陈 伟

近年来，我国的果树设施栽培技术取得了很大进步，但相比发达国家仍存在一定差距，主要表现为多种设备不成体系，自动控制设备不配套，机械化作业水平低，人工劳动效率低，工作环境可控性差。尽管国家加大对农业的投入，但设施生产装备仍是当前生产技术中的薄弱环节，严重制约了果树产业的进一步发展。因此，必需建立节本、优质、安全、高效的现代果园多功能系统，提高果园生产效率和效益。

一、现代果园多功能系统的产生

回应现代果园高产技术的要求。一是施肥种类的要求。现代果园要达到高产优质的目的，应施用高效液态有机肥为主，占全年施肥总量的80%左右，同步配合施用液态化肥及微量元素，占20%左右，一般幼龄果树每年施肥10次以上，成年果树每年施肥4～7次。二是施肥范围的要求。施肥深度应在10～40 cm，以确保肥液扩散到果树根系吸收层，保证果树丰产稳产的营养需求，施肥宽度应掌握在树冠滴水线范围的吸收根集中区。三是生长发育的要求。果树各阶段的生长发育指标必须长期保持在适宜范围，如土壤湿度、酸碱度、病虫害数量等，一旦高于极限就会对果树造成危害，影响品质和产量，要做到事前预防和监测，并能及时调节。四是绿色生产的要求。绿色食品生产对农药、除草剂、机械设备等农资的使用都有限制，要求使用清洁能源，而人工除草、修剪等费时费工，采用内燃机又有大量尾气排放。因此，根据果树生长发育规律和生产特点，研发一套高效实用的综合设备和实用配套技术运用于现代果园，才是长久发展之计。

解决现代果园的技术瓶颈。一是解决传统施肥不到位的问题。传统施肥无法渗透到土壤深层，即使是采用挖沟打孔深埋，也不能过于频繁开挖，否则将严重损伤果树根系。表面施肥的结果是造成吸收根系上浮，浅层分布，表层土壤含水量极不稳定，果树耐旱性差，进而影响其正常生长发育。二是解决果园土壤通透性的问题。果园种植多年后土壤板结，孔隙度降低，含氧量降低，微生物活动减少，有机质难以分解和有效扩散。要使果树吸收根系向深处发展，在不破坏根系前提下松土是最大的技术障碍。三是解决果园成本与效益的问题。现有的技术条件下每增加一项管理措施，都可能导致生产成本增加，单一的新技术并不能带来实质性的产量提高和品质提升，当劳动力与提高产量之间、机械设施与保持品质之间的矛盾无法解决时，实施精细标准化生产与投入就不成比例，从而制约了果园新技术推广应用。

二、现代果园多功能系统概念、组成及特点

现代果园多功能系统概念。现代果园多功能系统，按照现代农业发展需求，运用液压和气压控制原理及机械化技术，建立集灌溉、施肥、喷药、修剪、采摘、开沟、松土等多功能于一体的综合作业系统，实施对果园的日常管理工作。以中央控制系统为核心，对果园分区实时监测果树生长发育所需的土壤、环境条件，进行精准处理，从而达到节水、节肥、省药、省力、高产、高效的目的，是对传统果园管理全面升级的一项革命性综合技术。

现代果园多功能系统构成。一是水源保障系统，由河、湖、堰、库、塘、池及提水设施设备组成。二是配兑配置系统，由药、肥配兑池、储液池、有机肥和复合肥预处理池组成。三是增压动力系统，由液相动力机、二级压力气相动力机、预充式恒压器组成。四是管网输送系统，由管线、控制阀门组成。五是操作终端设备，由施肥枪、施药枪、修枝剪、割草机等专用工具组成。

现代果园多功能系统技术特点。一是标靶式导入技术。根据不同果树种类和生育期实施精确营养配比，利用高压能量驱动施肥枪直接将肥、水、药压注到土层20～60 cm，肥、水扩散直达果树根系，实现果树立体施肥与养分高效利用，减少水肥挥发损失，利用率提高40%～60%。雨季也能正常作业，不会导致肥液流失。地面覆盖栽培果园不影响肥水施用，且效果更好。高压施肥不仅可以深施，还可以疏松土壤，增加土壤孔隙度，实现长期免耕。土壤高压施药杀灭地下病虫害，其用药量小、药效期长、效果好。二是超细雾化喷药技术。在超高压状态下，药、肥液在高压下形成雾状，覆盖面大，喷洒后极其均匀地附着在植物茎叶表面，最终形成药肥液膜，有效率提高3～5倍。由于药肥雾初始速度高，诱导空气定向流动，即使有密集叶片也能轻易穿透全覆盖，实现单边作业，多面有效，无需多方向反复喷洒，大大提高了效率，降低劳动强度。喷施的药肥液虽然速度高但粒径非常小，所以作用在嫩叶面的冲击动能总量小，保证了高效喷洒对作物无机械损伤。三是空气动力集成技术。通过输送管网将高压气能传递到各个作业区域，形成气动工作场，任何位置均可以直接进行全能机械化作业。采用气动枝剪、锯等对果树进行修枝整形；利用气动机械进行种植坑的机械旋挖；对干粉剂类的药肥直接喷射施用，效果好速度快；合理使用气动设备，可以进行土地整理，破碎岩石、开凿坡壁，气动松土，改良土壤结构，增加土壤含氧量，提高土壤通透性，改善土壤环境；采用动力升降平台，可以实现果实采摘、包装，以及就地装车转运。四是超远距液态物料输控技术。采用强度高、流体阻力小的特殊压力管和阀控系统等管线机械，大范围铺设，超远距离输送液态物料，传送量大，只要一处充足的水源，建一座机房，就可满足几十到几千亩，甚至上万亩的果园生产所需。采用气动和液动双相动力源，每次施药、施肥彻底，施后管内无残留，不浪费，又能快速实现药、肥的转换，使用方便灵活。管线可深埋、可裸露、可架空，沿地边界坎沟固定，对园地其他作业或交通不会造成影响。

现代果园多功能系统操作方法。一是终端设备覆盖每个区块。将规模果园按地形地貌划分为若干作业单元，每个单元预留若干终端阀门，终端设备标准服务半径50 m，保证果园无死角、全覆盖。二是施肥。根据生产要求将腐熟有机肥过滤液、化肥以及微量元素等按比例投加到配兑池，注水并开启气动力搅拌器，当肥料全部溶解或混合均匀后，放入储备池待用。调节液力输送压力值并锁定，开启对应单元，田间操作人员采用施肥枪进行压注定量施肥。当一个单元完成后，切换另一单元继续操作。管内残留肥液由机房操作人员通过气相动力将肥液返回储备池或由田间操作人员直接使用到果园。三是施药。操作过程类似施肥，只是将肥料换成农药。四是气动修枝整形。将中央控制系统切换为纯气动力输送模式，整个管网覆盖区域可同时实施气动修枝、气动除草、气动采摘、气动松土增氧以及其他农事操作。五是注意事项。即注意选用水性好、不溶性杂质含量低于0.5%的化肥，如复合肥，而鸡粪、猪粪、牛粪等有机肥，必需经过腐熟后取其上层清液使用；注意浓度控制，防止浓度太高“灼伤”叶片或根系，可以测定肥液或喷头出口肥液的电导率，安全范围为1.0～3.0 ms/cm，或者水溶性肥稀释400～1 000倍喷施。

三、技术经济指标及优点

技术经济指标。现代果园多功能系统已获实用新型专利（证书号：ZL201620471167.0）。以每667 m2计，可节约成本599元，包括节肥70%，节约投入290元；节水达到60%，节水100 m3；减少农药用量30%，节约9元左右；节省劳力70%，节约300元。

优点。一是节水。现代果园多功能系统的水肥药一体化技术可减少水分的渗漏和蒸发，每667 m2节水100 m3，节水率为60%，提高水分利用率。二是节肥。该系统实现了高效施肥、精准施肥和集中施肥，减少了肥料挥发和流失，以及养分过剩造成的损失，具有施肥简便、供肥及时、作物易于吸收、提高肥料利用率等优点。在作物产量相近或相同的情况下，现代果园多功能系统的水肥一体化与传统技术施肥相比节省化肥70%，利用率提高5%以上。三是省工。农业大田生产劳动强度大，该系统的推广使用可以节省劳力70%，减轻了农业生产工作强度，提高了农业生产效益。四是减轻病虫害发生。空气湿度的降低，在很大程度上抑制了作物病害的发生，减少了农药的投入和防治病虫害的劳力投入，每667 m2农药用量减少30%。五是增加产量，改善品质，提高了经济效益。现代果园多功能系统可以做到为各种植物的不同生长期提供所需的各种养分，避免各种元素之间的拮抗反应，达到各种元素的均衡供应，增强作物抵御不良环境的能力，显著增加产量和提高品质，果园一般增产15%～24%，其他作物增产17%～28%。通过使用该系统，每667 m2果园节省投入800～1 600元，增产增收600～1 200元，增收节支可达 1 400～2 800元。

四、推广应用及效益情况

目前，现代果园多功能系统累计推广应用面积超过6 000 hm2。其中在四川省武胜县的白坪、飞龙、三溪、中心、鸣钟等地建有示范推广基地累计0.26万hm2，在四川省渠县、苍溪县、广安区、仁寿县、富顺县、宜宾等地果园推广0.18万hm2，在重庆市的忠县、长寿县、垫江、开州、武隆、云阳、綦江、北碚等地推广超过0.17万hm2，在大连推广200 hm2，各地平均每667 m2增收节支2 000元以上。

【导读】现代果园多功能系统集灌溉、施肥、喷药、修剪、采摘、开沟、松土等功能于一体，通过对果树生长发育所需的土壤、环境条件进行实时监测和精准调控，达到节水、节肥、省药、省力、高产、高效的生产目的。如何对传统果园管理进行技术升级，四川省武胜县的果园多功能系统的应用无疑是非常有益的尝试。

四川省武胜县农业局（638400）

冯明华（1963—），男，农艺师，从事农业技术推广工作。E-mail:wsxx12@126.com

陈 伟（1965—），男，高级农艺师，从事果树技术指导工作。Email:303292286@qq.com

2017-09-27

特约编辑：艾 华