山地辣椒點(diǎn)灌施肥器的改進(jìn)

詹永發(fā)， 田應(yīng)書， 吳康云， 何建文， 付文婷， 張愛民

(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蠶業(yè)研究所， 貴州 貴陽 550006)

當(dāng)前，貴州山地辣椒生產(chǎn)已普遍實(shí)現(xiàn)了地膜覆蓋栽培。合理追施肥料是辣椒生產(chǎn)獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但貴州地貌崎嶇、地塊分散細(xì)碎，辣椒多為坡地種植，機(jī)械化水平低，加之農(nóng)戶分散種植較多，不能采用大規(guī)模滴灌等設(shè)施技術(shù)，在地膜覆蓋條件下施肥是一個(gè)重要難點(diǎn)。據(jù)此研究人員設(shè)計(jì)了漏斗施肥、噴霧器施肥等方法，但皆不能全部解決山地辣椒追肥時(shí)遇到的問題。因此，筆者設(shè)計(jì)改進(jìn)了施肥器，以供貴州辣椒覆膜種植追肥利用。

1 背負(fù)式液體施肥器的缺點(diǎn)

為解決辣椒種植中覆膜施肥，生產(chǎn)廠商開發(fā)了大量的施肥器，目前生產(chǎn)上應(yīng)用較多的是背負(fù)式(手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、重力自壓)液體施肥器。但這些施肥器仍存在以下缺點(diǎn)：一是基本僅適用于可溶性肥料，或部分可溶性肥料沉清液，或糞稀沉清液等肥料的施用，適用范圍較窄；二是因僅能施入沉清液造成肥料浪費(fèi)且不能均勻的放入土壤；三是多數(shù)施肥器沒有實(shí)現(xiàn)定量施肥，施肥量依賴人工計(jì)時(shí)把握，誤差較大；四是多數(shù)施肥器不能將肥料放入最佳位置，一般是施入表層土壤較多，雖部分施肥槍能將肥料施入土壤深處，但卻極易被阻塞，限制了其在生產(chǎn)上應(yīng)用；五是由于當(dāng)前的水溶性肥料價(jià)格相對昂貴，品種少，特別是許多水溶性肥料中養(yǎng)分較單一。

為了滿足作物生長的需要，需要施用多種水溶性肥料，成本更高，因此背負(fù)式液體施肥器使用的機(jī)會更少、范圍更窄。在實(shí)際施肥時(shí)，為了節(jié)省成本和提高施肥效果，更多的是將主要元素肥料(N、P、K)+微量元素肥料(如Ca、Mg、Zn等)+生物菌肥+有機(jī)肥等進(jìn)行組合式施肥，或叫復(fù)混式施肥。而在這種施肥方式下，有些肥料難溶于水，目前生產(chǎn)上使用的背負(fù)式液體施肥器不能滿足這一施肥要求，因此普及使用受到影響。當(dāng)前，復(fù)混式施肥生產(chǎn)上使用傳統(tǒng)方法較多，即將肥料混合后用糞勺、糞罐等直接灌入土壤內(nèi)，適應(yīng)基肥的施用和在不覆蓋塑料地膜種植地進(jìn)行追肥。

2 干肥施肥器械的缺點(diǎn)

為了解決背負(fù)式液體施肥器的缺陷問題，生產(chǎn)廠商設(shè)計(jì)了干肥的施肥器械。但這種施肥器也存在以下弱點(diǎn)：一是該施肥器雖對塑料地膜的損壞較小，但施肥效率較低；二是直接施肥往往用肥量偏大，造成肥料浪費(fèi)；三是肥料施入后作物不能直接吸收，肥效較晚，需要提前施肥，而提前的時(shí)間在生產(chǎn)上較難把握，需要有相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識，大多數(shù)農(nóng)民因無專業(yè)知識培訓(xùn)背景，不能精準(zhǔn)把握最佳施肥時(shí)間，在施肥時(shí)采用看苗施肥的方法，即出現(xiàn)有缺肥癥狀時(shí)進(jìn)行施肥。采用這種施肥方法，往往不能及時(shí)為作物提供肥料營養(yǎng)，造成作物減產(chǎn)。液體肥的施用能有效的克服這些問題，但當(dāng)前的液體肥施肥器械只能滿足水溶性肥料的施用。有人設(shè)計(jì)了一種簡單的漏斗施肥器，可以滿足不易溶于水的肥料液體化(懸浮液)施用，但工具原始，施肥效率極低，不適應(yīng)于少量化、精量化施肥。

3 施肥器的改進(jìn)

3.1 目的

針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中地膜內(nèi)定量精確施肥存在的問題，特別是難溶性肥料的液體化施用中存在的因易沉淀、肥料分布不均勻、易于阻塞施肥用具管道等問題；解決定量化施肥主要靠人的主觀把控，或定量化施肥系統(tǒng)較復(fù)雜，操控難度大；施肥位置不夠精準(zhǔn)多施肥于土壤表面等問題。

3.2 原理

依據(jù)攪拌能使難溶性肥料保持均勻的懸濁液狀態(tài)，液囊定檔按壓保證施肥量的原理，設(shè)計(jì)一種背負(fù)式電動(dòng)攪拌液體混合肥膜內(nèi)定量施肥器，實(shí)現(xiàn)了在地膜內(nèi)難溶性肥料的液體化定量施肥。一是通過電動(dòng)旋轉(zhuǎn)攪拌器攪拌，保證難溶性肥料在水里保持均勻的懸浮狀態(tài)，能順利通過施肥器管道；二是通過把手上的開關(guān)控制和按壓液囊，實(shí)現(xiàn)施肥液定量；三是設(shè)計(jì)了大孔徑長頭自閉式噴頭，能滿足懸浮液肥料順暢流出，同時(shí)將肥料送入較深的土層，增強(qiáng)施肥效果。

3.3 改進(jìn)結(jié)構(gòu)內(nèi)容

3.3.1 桶內(nèi)電動(dòng)攪拌裝置 傳統(tǒng)的背負(fù)式液體施肥器(手動(dòng)、電動(dòng)、重力自壓)無安裝電動(dòng)旋轉(zhuǎn)攪拌器，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，或其他懸濁液肥料，易發(fā)生沉淀，阻塞施肥管道，且肥料分布不均勻。因此，傳統(tǒng)的背負(fù)式液體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，或其他懸浮液肥料沉清液。在桶底安裝電動(dòng)旋轉(zhuǎn)攪拌器，在施肥時(shí)，讓混合肥料隨時(shí)保持懸濁液均勻狀態(tài)，肥料分布均勻，不易阻塞管道，能用于絕大多數(shù)肥料的施用。

3.3.2 按壓定量裝置 在把手與施肥桿間，連接1個(gè)塑料液囊，通過設(shè)置按壓檔位，可以實(shí)現(xiàn)定量施肥，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

3.3.3 大孔徑長頭自閉式噴頭 現(xiàn)有自閉式噴頭噴口小，導(dǎo)肥針頭很短，僅能在土壤表面施肥，存在不足。一是不能滿足懸浮液肥料順暢流出；二是不能將肥料送入土壤深處；三是少液量施肥效果較差。改進(jìn)后加大了噴頭的尺寸，能滿足懸浮液肥料順暢流出，同時(shí)設(shè)計(jì)了特殊長導(dǎo)肥針頭，能保證將肥料送入較深的土層，且不會發(fā)生阻塞，增強(qiáng)少液量施肥效果。

3.4 施肥器結(jié)構(gòu)說明

3.4.1 電動(dòng)攪拌畜肥桶 由圖1可見，電動(dòng)攪拌畜肥桶由加肥口、貯肥箱、電動(dòng)旋轉(zhuǎn)攪拌器、過濾層、出肥口、畜電瓶、充電接口等組成，主要工作原理是利用充電畜電瓶提供動(dòng)力，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)攪拌器工作，保證貯肥箱里的懸浮肥料始終處于懸浮狀態(tài)，不沉淀，肥液均勻，不阻塞管道。出肥口通過塑料軟管(口徑1 cm)與控制把手相連。

3.4.2 定量施肥控制把手 定量施肥控制把手由閥門控制把柄、控制把手外殼、彈簧、閥門、螺旋接口1、螺旋接口2、液囊和液囊按壓裝置等組成(圖2和圖3)。螺旋接口1通過塑料軟管(口徑1 cm)與畜肥桶相連；螺旋接口2與施肥槍桿(口徑1 cm的硬管)相連；按壓閥門控制把柄，閥門打開，與閥門控制把柄相連的液囊按壓裝置彈開，肥液在重力作用和液囊吸入下進(jìn)入施肥槍；松開閥門控制把柄，彈簧伸開，閥門關(guān)閉，畜肥桶內(nèi)的肥液不能進(jìn)入液囊和施肥槍，與閥門控制把柄相連的液囊按壓裝置按壓液囊，因彈簧的伸展度和彈性相對穩(wěn)定，在設(shè)定按壓程度與施肥量的關(guān)系后(如30 mL)，能保證施肥量基本恒定。

3.4.3 自閉式長頭施肥槍 自閉式長頭施肥槍由螺旋接口，槍頭外殼(包括底段、中段、末段、滑槽等)，活塞系統(tǒng)(封口活塞導(dǎo)引管、封口活塞導(dǎo)引管底座支架、封口活塞連桿、封口活塞、封口活塞移動(dòng)受力架、封口活塞移動(dòng)受力架連桿、彈簧等)，鉆頭(包括鉆頭筒、鉆尖和出肥孔)4部分組成(圖4和圖5)。

1) 螺旋接口。螺旋接口與一端施肥槍桿(口徑1 cm的硬管)相連，另一端與施肥槍頭相連。

2) 槍頭外殼。槍頭外殼呈長漏斗形，包括底段、中段和末段，底段為內(nèi)徑2 cm，深15 cm的長圓筒體；中段為上口內(nèi)徑2 cm，下口內(nèi)徑1 cm，深5 cm的錐形筒體；末段為內(nèi)徑1 cm，深10 cm和長圓筒體。末段上縱向均勻分布4個(gè)滑槽，滑槽長8 cm、寬0.3 cm，用于封口活塞移動(dòng)受力架的十字形架在受力作用下移順著滑槽移動(dòng)和當(dāng)活塞移動(dòng)到中段錐形筒內(nèi)時(shí)溢出肥液。

3) 活塞系統(tǒng)。活塞系統(tǒng)包括封口活塞導(dǎo)引管支架、封口活塞導(dǎo)引管、封口活塞連桿、封口活塞、彈簧、封口活塞移動(dòng)受力架連桿、封口活塞移動(dòng)受力架等。封口活塞導(dǎo)引管支架與槍頭外殼底段內(nèi)壁和封口活塞導(dǎo)引管用十字支架固定連接，留有充分肥液通道，十字支架起到固定封口活塞導(dǎo)引管的作用，十字支架有2個(gè)，其中1個(gè)與封口活塞導(dǎo)引管底部封口端固定連接，與槍頭外殼底端相距2 cm，另一個(gè)支架在封口活塞導(dǎo)引管開口端相連；封口活塞導(dǎo)引管為內(nèi)徑1 cm，長10 cm的長圓筒體，底端封口；封口活塞連桿為直徑0.5 cm，長10 cm，一端與活塞相連的長圓柱體；封口活塞為直徑小于1 cm，長3 cm，一端與活塞連桿相連、另一端與封口活塞移動(dòng)受力架連桿相連的圓柱體；彈簧套在封口活塞連桿上，放入封口活塞導(dǎo)引管內(nèi)，不用時(shí)為伸開狀態(tài)，將活塞頂壓于槍頭外殼末段筒管內(nèi)，使施肥槍頭處于關(guān)閉狀態(tài)。通過按壓鉆頭，彈簧受力收縮，活塞移動(dòng)至槍頭外殼中段錐形筒內(nèi)，使施肥槍頭處于開放狀態(tài)。封口活塞移動(dòng)受力架連桿為直徑0.5 cm，長5 cm，一端與活塞相連，另一端與封口活塞移動(dòng)受力架相連的長圓柱體；封口活塞移動(dòng)受力架為十字骨架的圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)圈直徑1.5 cm，外圈直徑5 cm，起著控制施肥孔深度的作用，十字骨架中心點(diǎn)與封口活塞移動(dòng)受力架連桿連接，十字骨架(相當(dāng)于輪輻)鑲嵌于滑槽內(nèi)。

4) 鉆頭。鉆頭由鉆頭筒、鉆尖和出肥孔等組成。鉆頭筒為內(nèi)徑約大于1 cm，長10 cm的長圓筒體，能將槍頭外殼末端套住，且能自由滑動(dòng)；在接近鉆尖的位置，均勻分布0.2 cm的出肥孔；鉆尖直徑為1.5 cm的圓錐體，鉆尖直徑略大于鉆頭筒，有利于防止泥土阻塞出肥孔。

3.5 效果驗(yàn)證

2016-2017年在貴州省辣椒研究所品保園內(nèi)進(jìn)行辣椒膜內(nèi)不同追肥效果試驗(yàn)驗(yàn)證，采用噴霧器點(diǎn)灌施肥節(jié)約勞動(dòng)量，提高產(chǎn)量，改進(jìn)后的施肥器因能將不溶解的沉淀肥料施入土壤，不浪費(fèi)肥料，施肥量得到了保證，肥料分布均勻，又能實(shí)現(xiàn)精確定量定位施肥，因此效果更好。