果园液体肥深施机械研究进展

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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