山地辣椒点灌施肥器的改进

詹永发， 田应书， 吴康云， 何建文， 付文婷， 张爱民

(贵州省农业科学院 蚕业研究所， 贵州 贵阳 550006)

当前，贵州山地辣椒生产已普遍实现了地膜覆盖栽培。合理追施肥料是辣椒生产获得高产的关键环节。但贵州地貌崎岖、地块分散细碎，辣椒多为坡地种植，机械化水平低，加之农户分散种植较多，不能采用大规模滴灌等设施技术，在地膜覆盖条件下施肥是一个重要难点。据此研究人员设计了漏斗施肥、喷雾器施肥等方法，但皆不能全部解决山地辣椒追肥时遇到的问题。因此，笔者设计改进了施肥器，以供贵州辣椒覆膜种植追肥利用。

1 背负式液体施肥器的缺点

为解决辣椒种植中覆膜施肥，生产厂商开发了大量的施肥器，目前生产上应用较多的是背负式(手动、机动、重力自压)液体施肥器。但这些施肥器仍存在以下缺点：一是基本仅适用于可溶性肥料，或部分可溶性肥料沉清液，或粪稀沉清液等肥料的施用，适用范围较窄；二是因仅能施入沉清液造成肥料浪费且不能均匀的放入土壤；三是多数施肥器没有实现定量施肥，施肥量依赖人工计时把握，误差较大；四是多数施肥器不能将肥料放入最佳位置，一般是施入表层土壤较多，虽部分施肥枪能将肥料施入土壤深处，但却极易被阻塞，限制了其在生产上应用；五是由于当前的水溶性肥料价格相对昂贵，品种少，特别是许多水溶性肥料中养分较单一。

为了满足作物生长的需要，需要施用多种水溶性肥料，成本更高，因此背负式液体施肥器使用的机会更少、范围更窄。在实际施肥时，为了节省成本和提高施肥效果，更多的是将主要元素肥料(N、P、K)+微量元素肥料(如Ca、Mg、Zn等)+生物菌肥+有机肥等进行组合式施肥，或叫复混式施肥。而在这种施肥方式下，有些肥料难溶于水，目前生产上使用的背负式液体施肥器不能满足这一施肥要求，因此普及使用受到影响。当前，复混式施肥生产上使用传统方法较多，即将肥料混合后用粪勺、粪罐等直接灌入土壤内，适应基肥的施用和在不覆盖塑料地膜种植地进行追肥。

2 干肥施肥器械的缺点

为了解决背负式液体施肥器的缺陷问题，生产厂商设计了干肥的施肥器械。但这种施肥器也存在以下弱点：一是该施肥器虽对塑料地膜的损坏较小，但施肥效率较低；二是直接施肥往往用肥量偏大，造成肥料浪费；三是肥料施入后作物不能直接吸收，肥效较晚，需要提前施肥，而提前的时间在生产上较难把握，需要有相当的专业知识，大多数农民因无专业知识培训背景，不能精准把握最佳施肥时间，在施肥时采用看苗施肥的方法，即出现有缺肥症状时进行施肥。采用这种施肥方法，往往不能及时为作物提供肥料营养，造成作物减产。液体肥的施用能有效的克服这些问题，但当前的液体肥施肥器械只能满足水溶性肥料的施用。有人设计了一种简单的漏斗施肥器，可以满足不易溶于水的肥料液体化(悬浮液)施用，但工具原始，施肥效率极低，不适应于少量化、精量化施肥。

3 施肥器的改进

3.1 目的

针对农业生产中地膜内定量精确施肥存在的问题，特别是难溶性肥料的液体化施用中存在的因易沉淀、肥料分布不均匀、易于阻塞施肥用具管道等问题；解决定量化施肥主要靠人的主观把控，或定量化施肥系统较复杂，操控难度大；施肥位置不够精准多施肥于土壤表面等问题。

3.2 原理

依据搅拌能使难溶性肥料保持均匀的悬浊液状态，液囊定档按压保证施肥量的原理，设计一种背负式电动搅拌液体混合肥膜内定量施肥器，实现了在地膜内难溶性肥料的液体化定量施肥。一是通过电动旋转搅拌器搅拌，保证难溶性肥料在水里保持均匀的悬浮状态，能顺利通过施肥器管道；二是通过把手上的开关控制和按压液囊，实现施肥液定量；三是设计了大孔径长头自闭式喷头，能满足悬浮液肥料顺畅流出，同时将肥料送入较深的土层，增强施肥效果。

3.3 改进结构内容

3.3.1 桶内电动搅拌装置 传统的背负式液体施肥器(手动、电动、重力自压)无安装电动旋转搅拌器，如用于施加不易溶于水的肥料，或部分不易溶于水的混合肥料，或其他悬浊液肥料，易发生沉淀，阻塞施肥管道，且肥料分布不均匀。因此，传统的背负式液体施肥一般只用于施用水溶性肥料，或部分可溶性肥料沉清液，或其他悬浮液肥料沉清液。在桶底安装电动旋转搅拌器，在施肥时，让混合肥料随时保持悬浊液均匀状态，肥料分布均匀，不易阻塞管道，能用于绝大多数肥料的施用。

3.3.2 按压定量装置 在把手与施肥杆间，连接1个塑料液囊，通过设置按压档位，可以实现定量施肥，其结构简单，操作方便。

3.3.3 大孔径长头自闭式喷头 现有自闭式喷头喷口小，导肥针头很短，仅能在土壤表面施肥，存在不足。一是不能满足悬浮液肥料顺畅流出；二是不能将肥料送入土壤深处；三是少液量施肥效果较差。改进后加大了喷头的尺寸，能满足悬浮液肥料顺畅流出，同时设计了特殊长导肥针头，能保证将肥料送入较深的土层，且不会发生阻塞，增强少液量施肥效果。

3.4 施肥器结构说明

3.4.1 电动搅拌畜肥桶 由图1可见，电动搅拌畜肥桶由加肥口、贮肥箱、电动旋转搅拌器、过滤层、出肥口、畜电瓶、充电接口等组成，主要工作原理是利用充电畜电瓶提供动力，带动旋转搅拌器工作，保证贮肥箱里的悬浮肥料始终处于悬浮状态，不沉淀，肥液均匀，不阻塞管道。出肥口通过塑料软管(口径1 cm)与控制把手相连。

3.4.2 定量施肥控制把手 定量施肥控制把手由阀门控制把柄、控制把手外壳、弹簧、阀门、螺旋接口1、螺旋接口2、液囊和液囊按压装置等组成(图2和图3)。螺旋接口1通过塑料软管(口径1 cm)与畜肥桶相连；螺旋接口2与施肥枪杆(口径1 cm的硬管)相连；按压阀门控制把柄，阀门打开，与阀门控制把柄相连的液囊按压装置弹开，肥液在重力作用和液囊吸入下进入施肥枪；松开阀门控制把柄，弹簧伸开，阀门关闭，畜肥桶内的肥液不能进入液囊和施肥枪，与阀门控制把柄相连的液囊按压装置按压液囊，因弹簧的伸展度和弹性相对稳定，在设定按压程度与施肥量的关系后(如30 mL)，能保证施肥量基本恒定。

3.4.3 自闭式长头施肥枪 自闭式长头施肥枪由螺旋接口，枪头外壳(包括底段、中段、末段、滑槽等)，活塞系统(封口活塞导引管、封口活塞导引管底座支架、封口活塞连杆、封口活塞、封口活塞移动受力架、封口活塞移动受力架连杆、弹簧等)，钻头(包括钻头筒、钻尖和出肥孔)4部分组成(图4和图5)。

1) 螺旋接口。螺旋接口与一端施肥枪杆(口径1 cm的硬管)相连，另一端与施肥枪头相连。

2) 枪头外壳。枪头外壳呈长漏斗形，包括底段、中段和末段，底段为内径2 cm，深15 cm的长圆筒体；中段为上口内径2 cm，下口内径1 cm，深5 cm的锥形筒体；末段为内径1 cm，深10 cm和长圆筒体。末段上纵向均匀分布4个滑槽，滑槽长8 cm、宽0.3 cm，用于封口活塞移动受力架的十字形架在受力作用下移顺着滑槽移动和当活塞移动到中段锥形筒内时溢出肥液。

3) 活塞系统。活塞系统包括封口活塞导引管支架、封口活塞导引管、封口活塞连杆、封口活塞、弹簧、封口活塞移动受力架连杆、封口活塞移动受力架等。封口活塞导引管支架与枪头外壳底段内壁和封口活塞导引管用十字支架固定连接，留有充分肥液通道，十字支架起到固定封口活塞导引管的作用，十字支架有2个，其中1个与封口活塞导引管底部封口端固定连接，与枪头外壳底端相距2 cm，另一个支架在封口活塞导引管开口端相连；封口活塞导引管为内径1 cm，长10 cm的长圆筒体，底端封口；封口活塞连杆为直径0.5 cm，长10 cm，一端与活塞相连的长圆柱体；封口活塞为直径小于1 cm，长3 cm，一端与活塞连杆相连、另一端与封口活塞移动受力架连杆相连的圆柱体；弹簧套在封口活塞连杆上，放入封口活塞导引管内，不用时为伸开状态，将活塞顶压于枪头外壳末段筒管内，使施肥枪头处于关闭状态。通过按压钻头，弹簧受力收缩，活塞移动至枪头外壳中段锥形筒内，使施肥枪头处于开放状态。封口活塞移动受力架连杆为直径0.5 cm，长5 cm，一端与活塞相连，另一端与封口活塞移动受力架相连的长圆柱体；封口活塞移动受力架为十字骨架的圆环，圆环内圈直径1.5 cm，外圈直径5 cm，起着控制施肥孔深度的作用，十字骨架中心点与封口活塞移动受力架连杆连接，十字骨架(相当于轮辐)镶嵌于滑槽内。

4) 钻头。钻头由钻头筒、钻尖和出肥孔等组成。钻头筒为内径约大于1 cm，长10 cm的长圆筒体，能将枪头外壳末端套住，且能自由滑动；在接近钻尖的位置，均匀分布0.2 cm的出肥孔；钻尖直径为1.5 cm的圆锥体，钻尖直径略大于钻头筒，有利于防止泥土阻塞出肥孔。

3.5 效果验证

2016-2017年在贵州省辣椒研究所品保园内进行辣椒膜内不同追肥效果试验验证，采用喷雾器点灌施肥节约劳动量，提高产量，改进后的施肥器因能将不溶解的沉淀肥料施入土壤，不浪费肥料，施肥量得到了保证，肥料分布均匀，又能实现精确定量定位施肥，因此效果更好。