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农业机械学 果园施肥机械国内外开展现状与问题

博今文化 / 2020-03-25

  摘    要: 林果业是我国农业的重要组成局部,产量长期位居世界前列。果园的施肥办法和施肥效率直接关系到林果的产量和质量。进步果园施肥效率是增加林果产量和质量的重要途径。目前,我国许多地域果园施肥采用人工的办法,施肥机械的开展远远满足不了果园技术请求,果园施肥技术亟待进步。文章对当前国内外存在的果园开沟施肥机技术停止剖析比拟,总结现有开沟施肥机具的特性。经过剖析,对开沟施肥机将来开展趋向停止瞻望,将来施肥技术将逐步向智能化、精准化方向转变,在追求效益最大化的同时,会愈加注重对环境的维护和资源的节约。

  关键词: 果园; 开沟施肥; 存在问题; 瞻望;

  0 、引言

  林果业是我国农业的重要组成局部,产量长期位居世界前列。当前,我国许多地域果园开沟、施肥等工作还采用人工作业的方式,人工作业方式不只效率低,还很难依据果树个体把控施肥量,形成了肥料的糜费和环境的污染。随着人力本钱的上升和乡村劳动力的转移,果园作业中的用工矛盾逐步显露,对我国林果业的长期安康开展产生一定的影响。开展高效的果园施肥机械够有效缓解劳动力慌张、降低消费本钱、进步消费效率,对林果产业的安康开展具有积极推进作用。

  1、 果园合理施肥的必要性

  果园施肥是林果消费中十分重要的作业环节,对进步林果质量和增加林果产量起着重要作用。当前,果园施肥作业方式存在一些不科学的问题,如连年浅施有机肥、有机肥施入过深和化肥撒施等问题。在水果的生长过程当中,其营养来源除了空气中的C、H、O外,还包括土壤中的N、P、K等众多元素,不科学的施肥方式会影响果树对营养的吸收,进而形成水果质量的降落。

  随着人民生死水平的进步,人们对水果曾经从温饱需求逐步向质量需求转变。高质量的水果请求合文科学的施肥方式,不当施肥会严重影响水果质量。例如,适量氮肥可进步果实含糖量,但过多的氮肥会形成水果中硝酸盐含量过高;适量磷肥能够进步林果产量,进步其质量,但磷肥过量会形成果实中糖及维生素C含量的降低。当前,我国果农的施肥方式主要还是人工施肥,施肥过程中习气于将肥料撒于果树根部,然后浅翻。这种方式施肥浅,长期作业,容易形成根系上浮,有损根系发育,还会形成肥料流失,降低了肥料的运用效率。另外,在施肥过程中,果农运用的肥料种类不合理,也容易形成土壤性质退化,影响水果质量。

  因而,果园的合理施肥对进步林果产量、提升水果质量显得十分重要。研讨高效的果园施肥机械是处理果园施肥效率低、施肥不合理的有效途径之一。

  2、 国外开展现状

  欧美等兴旺国度对果园开沟施肥机研讨起步较早,以美苏为代表从上世纪四五十年代起就开端鼎力开展农业机械化,经过半个多世纪的开展,如今技术较为成熟,农机与农艺分离较好,再加上果园的规范化水平高,现阶段其果园开沟施肥作业现代化程度很高。为保证农业机械化的开展,欧美等兴旺国度出台了一系列相关政策和法规,如美国的《农业法》,德国的《土地整理法》,日本的《农业机械化促进法》等,并在不同阶段经过屡次修订,以保证其顺应性。上述措施的施行都极大的促进了这些国度的农业机械化程度的开展。国外的果园开沟施肥机获得了很好的开展。

  国外对施肥技术的研讨起步较早,当前比拟前沿的施肥技术包括变量施肥、分层施肥、测土配方施肥等。变量施肥技术是将土壤特性、病虫害、天气情况等要素与作物的生长过程相分离,在增产、保质的状况下,做到环保施肥的新施肥技术。测土配方施肥技术是分离作物生长地土壤营养特性和作物生长吸肥特性两方面要素,在科学技术支持下,将氮磷钾等肥料成分按比例配合的施肥技术。该技术在欧美国度已得到普遍推行,美国85%的作物曾经采用该技术施肥,日本和英法等国也制定了较标准的管理机制。

  开沟机的选用主要依据果园面积、种植地形、所处区域来综合肯定。关于种植面积较大,地势平整的果园,为了保证作业效率及质量,普通选用大型开沟机作业。如威猛公司研制的RT450,最大作业深度150cm,作业宽度15~30cm。苏联消费的a Ty-161系列,最大作业深度160cm,宽度20-40cm之间。关于位于山地丘陵的果园,由于其地形条件限制,大型开沟机械无法停止作业,因而需求一些小型开沟机械。如日本消费的C-15作业机,机型构造紧凑,作业所需功率13kW,作业深度120cm,该机可以顺应山地丘陵等地形条件恶略的果园。

  美国DIRCHWITCH消费的开沟机有徒步式小型开沟机、紧凑式载人开沟机、重型开沟机等,各品种开沟机又由多种型号组成。其开沟机开发有沟深自动监测系统,可以完成对沟深的精准控制。美国Vermeer公司消费的开沟机已构成一定范围,其产品普及全球60多个国度,产品主要分为中间装置式、大型履带式和偏置式三大系列。应用比拟好的主要是RT450和RT650,前者匹配的功率是37.3kW,开沟深为1.5 m,沟宽为0.1~0.3 m;后者匹配的功率是56.7kW,开沟深为1.5 m,沟宽为0.4 m。两者均采用静液压驱动,可以适用于恶劣的工作环境,并且工作效率高。世界知名的农业机械消费商VERMEER公司消费的开沟机方式多样,功耗从几千瓦到几百千瓦,如RT130链式开沟机,作业功耗9.7kW,最大开沟深度可达914mm,采用液压驱动系统,不只可以有效延长机具寿命,还能够进步作业效率。有些开沟机还装备计算机辅助控制系统,如RTX750开沟机,可以自动依据作业情况改动进刀量、调整开沟角度、规避障碍物等。

  意大利、日本、韩国等以丘陵山区为主的国度受丘陵山区道路条件的限制以及果园地形起伏较大等缘由,其果园开沟多采用小型开沟机,配套动力多在2.2-5.1k W之间。日本在开沟机的研讨上获得了一定的成果,主要机型有LT-800、C-15和F-75型,开沟深度可达80 cm,沟宽在15~40cm之间。日本在小型开沟机上开展较为成熟,且多采用先进技术,如装置有可以在果园低矮环境中自动避让树干等干扰的安装等。其消费的LT系列、C系列和F系列开沟机均较为先进,其中LT-800链式开沟机,其装备动力3.8k W,整机构造紧凑,可以在丘陵山区果园低矮狭窄的环境中作业,开沟深度最大可达80cm,宽度27cm。由于追求构造小巧、低功耗等,日本果园开沟机多采用单工序作业,即一次作业完成一道工艺过程,果园开沟施肥需求不同的农业机械来完成。

  近年来,欧美等兴旺国度的果园开沟在完成机械化作业的根底上,正在向智能化、现代化方向开展。例如有些公司研制的果园开沟施肥机可应用传感器、人工神经网络等技术停止对靶精准施肥,且其开沟机上装置有避让安装,能够完成自动避障功用。还有些公司应用施肥量可变技术完成了精量排肥。在开沟机上装置各种传感器和智能处置系统,经过3S技术对果树、土壤停止实时检测,计算出施肥配方,从而完成对果树的精准施肥。

  从国外开沟机的研讨状况来看,国外开沟机具有专业化、系列化、规范化、多样化等特性,但国外开沟机的通用性不强,只具有开沟单项功用,而且开沟机型比拟庞大,不适用于我国的果园作业。

  3、 国内开展现状

  近年来,我国农业机械在产业晋级和乡村劳动力大范围向城市转移的大背景下也获得了长足的开展。针对果园开沟施肥等亟待处理的实践问题,国内高校、研讨单位投入大量工作,研制出多种机型,其中一些机型曾经应用于农业消费,获得了一定效益。

  金华市农业机械研讨所的张加清等针对大棚果园的状况研制出1KF-20型开沟深施肥机(图1)。该机主要由底盘、变速箱、开沟刀盘、肥料箱、排肥机构、覆土器等局部组成,整机动力由柴油机提供,经变速箱传送至行走机构和开沟刀盘。工作原理:动力传送至行走机构,行走机构牵引整机前行;动力的一局部经变速箱传送至刀盘机构,刀盘机构在机架前方担任开沟工作,同时经过链传动带动施肥机构将肥料经施肥管排至沟底,最后由覆土刮板将沟填埋,整个作业过程完成开沟、施肥、覆土结合作业。该机整体规划合理,构造紧凑,同时完成开沟、施肥、覆土三项作业,具有效率高、省工省力的特性。

  图1 1KF-20型开沟深施肥机构造表示
图1 1KF-20型开沟深施肥机构造表示

  1.土壤2.覆土刮板3.排肥器4.排肥管5.肥料箱6.刀盘轴7.开沟盘8.变速箱9.土壤10.动力底盘11.动力

  江西省农业机械研讨所万伟红、黎子明等研制胜利油茶专用施肥机(图2)。该机的工作原理:采用旋转开沟的方式,应用旋耕刀顺铣的方式对土壤停止切削,同时应用刀盘的旋转速度将土块抛起停止二次破碎,以到达破土碎土的目的;开沟的同时,施肥安装对所开沟槽停止施肥作业,施肥安装采用地轮带动槽轮转动的方式停止排肥。为保证施肥量,该机采用左旋与右旋相分离的双搅龙叶片安装,能够完成对排肥量的有效控制,最后由覆土铲对施肥后的沟槽停止覆土作业。这种机型能够一次完成开沟、施肥、覆土三项作业,具有工作牢靠,仿形性好,在南方的油茶林有较高的推行价值和应用前景。

  西北农林科技大学的韩冰、刘斐等设计一种果园挖坑施肥机(图3)。该机采用后悬挂方式悬挂于拖拉机前方作业,由拖拉机后动力输出轴经传动轴将动力传至施肥机变速箱,再经齿轮传动分别将动力传至钻孔安装和排肥安装。工作时,螺旋钻旋转将土壤由公开提升至土壤搜集器,搜集器中的土壤与施肥安装中的肥料混合,一同回填入钻孔中,完成钻孔、施肥、覆土一体化作业。该机在挖坑的同时完成了肥料与土壤的有效混合,进步了肥料应用率。

  图2 油茶开沟施肥机构造表示
图2 油茶开沟施肥机构造表示

  1.开沟刀盘2.传动机构3.悬挂机构4.肥箱5.搅龙安装6.镇压轮7.地轮8.铲刀

  图3 果园挖坑施肥机表示
图3 果园挖坑施肥机表示

  1.排肥箱2.机架3.链条4.大链轮5.齿轮箱6.传动轴7.上悬挂板8.下悬挂板9.土壤搜集器10.挖穴钻头11.排肥管12.小链轮13.排肥器总成

  山东农业大学的刘中正等针对温室的共同环境设计出一种自走式施肥播种覆膜一体机(图4)。工作原理:作业时,由可巡航定速器设定好行进速度,蓄电池提供动力,带动行走轮转动行进;开沟器破土开沟,行走轮转动经过链传动机构带动施肥安装中的自动排肥器和播种安装中的自动排种器转动,将肥料和种子落进肥沟和种沟当中,完成施肥排种;后面的覆土器对入沟的肥料和种子停止填土掩盖,镇压轮对掩盖后的肥料和种子停止松土镇压,覆膜机构对镇压后的肥料和种子停止覆膜,全部作业完成。该机主要应用于温室大棚作业,具有转弯半径小、操作灵敏、工作平稳等特性,可完成一次完成开沟、施肥、覆土等多项作业,具有工作效率高,劳动强度低等特性,具有一定的推行价值。

  浙江机电职业技术学院祝勇仁设计的果园开沟深施肥机(图5)由大中型柴油机提供动力,能够完成开沟、施肥、覆土等多项作业。动力由柴油机输出至变速箱,经变速箱分配至行走轮、开沟安装和施肥安装。工作原理:施肥机前端开沟安装入土开沟,完成开沟碎土功用,施肥安装设有入料破碎器和下料粉碎器,能有效粉碎受潮化肥,使下料更平均。覆土铲在机器行走过程中完成覆土功用,经过调理地轮拉杆能够调整开沟深度。该机具有沟型标准、抛土平均、回土平整、开沟深浅可调等众多优点,在降低劳动强度的同时大大提升了消费效率。

  图4 温室自走式施肥播种覆膜一体机构造表示
图4 温室自走式施肥播种覆膜一体机构造表示

  1.机架2.开沟器3.覆土器4.镇压轮5.覆膜机构6.可巡航定速器7.播种安装8.施肥安装9.蓄电池10.行走轮11.链传动机构

  图5 果园开沟深施肥机构造表示
图5 果园开沟深施肥机构造表示

  1.机架2.动力3.变速箱4.固定架5.施肥箱6.扶手7.曲柄螺栓8.拉杆9.地轮10.覆土铲11.挡板12.开沟盘13.破土铲14.行走轮

  图6 果园有机肥开沟施肥覆土一体机构造表示
图6 果园有机肥开沟施肥覆土一体机构造表示

  1.机架2.行走轮3.输肥马达4.减速器5.开沟幅宽调理安装6.开沟深度调理安装7.开沟器8.施肥挡板9.覆土轮10.施肥带11.肥箱支撑安装12.施肥机构13.肥箱14.施肥马达15.肥箱开度调理机构16.下肥口17.肥箱18.肥箱支架19.输肥链条

  石河子大学毕新胜等针对新疆果园矮化密植的种植形式,开发出集开沟、施肥、覆土多功用于一体的有机肥开沟施肥覆土机(图6),该机主要由机架、肥料箱、施肥机构、开沟覆土机沟、液压控制机构等局部组成。工作原理:该机工作时采用拖拉机牵引的方式行进,整个机组动力由拖拉机输出轴经万向联轴器传送至齿轮箱,再由传动机构传送至施肥机构、开沟机构等执行机构;作业前依据果园种植形式调整好开沟安装间间隔和开沟深度等参数,作业过程中可依据实践状况经过调整施肥马达转速的方式完成施肥量的调控,施肥马达带动施肥带将肥料送至开好的沟内;最后,由覆土安装将土填回沟内完成覆土作业。

  4、 当前果园施肥机械存在的问题

  随着果园施肥机的不时研发,呈现了许多应用于不同环境的机型,满足了不同地形果园的施肥请求。果园施肥机的呈现也极大地降低了果农的劳动强度,进步了果园施肥效率,缓解了果园劳动力日益短缺的问题。但是,当前的果园施肥机械依然存在一些问题:

  (1)肥料与土壤不能平均混合,肥料应用率低。如今的果园施肥机械,不管是开沟施肥还是挖穴施肥机,对果实所施加的肥料都位于所开沟槽或所挖坑的底部,肥料不能散布在所开沟槽或所挖坑的整个空间中。研讨标明:全层混施的施肥方式要比底层施肥有着更小的损失率,因而如今的果园施肥机械所采用的施肥办法依然存在肥料应用率较低的问题。

  (2)果园挖穴施肥机固然能够在果树四周挖穴施肥,但目前国内运用的挖穴施肥机仅能完成机械钻孔,施肥过程仍是由人工完成的,并且无法控制施肥量的几,整个作业过程本钱较高、消费效率低、劳动强度大。固然有一小局部能够完成果树定量施肥,但推行性不强,适用范围小,且不能采用机械化的办法施加像厩肥一样的有机肥。

  (3)果园开沟施肥机根本上都是针对特定果树施肥消费的,通用性不强;功耗和油耗较大,不够经济环保。固然有些果园开沟施肥机构被设计成偏置机构的方式,但并没有完整处理偏置式开沟机的自动偏摆问题。

  (4)果园施肥机大多采用外槽轮式排肥安装,只合适施颗粒肥,不能满足有机肥的施肥请求,且外槽轮易梗塞,不容易清洗,有些施肥机械达不到果园对施肥深度的请求。

  5、 瞻望

  我国果园种植范围不时扩展,果园的机械化水平也在不时进步,果园施肥机械得到了快速的开展。随着科学技术及人们消费观念的转变,施肥技术逐步在向智能化、精准化方向转变,人们在追求效益最大化的同时,也愈加注重对环境的维护和资源的节约。果园施肥机械将朝着自动化、智能化的方向开展。全球定位系统(GPS)、天文信息系统(GIS)和传感器技术的综合应用将使施肥机械可以将果树的大小、树冠外形等信息传至可变速率技术(VRT)系统,经过决策软件对果树生长情况停止判别从而可以依据果树个体情况施肥,最终到达降低本钱、进步效益、防止环境污染的目的。