新疆果園開(kāi)溝施肥機(jī)械的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景分析

陳換美

（巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆庫(kù)爾勒 841000）

近些年來(lái)，新疆地區(qū)貫徹落實(shí)因地制宜的理念，大力發(fā)展林果業(yè)，且取得了良好的效果。目前我國(guó)新疆的果園種植面積保守估計(jì)約為90萬(wàn)公頃，且種植的趨勢(shì)與規(guī)模仍然處于不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。目前，新疆地區(qū)的林果業(yè)主要以南疆的塔里木盆地環(huán)系以及東疆、北疆等主要水果產(chǎn)區(qū)為主。這些水果產(chǎn)區(qū)正在逐漸發(fā)展成為生產(chǎn)基地。這種特色的產(chǎn)業(yè)不僅符合當(dāng)?shù)氐纳姝h(huán)境，更是為當(dāng)?shù)氐娜嗣駧?lái)了客觀的經(jīng)濟(jì)收入，林果產(chǎn)業(yè)的收入約占新疆農(nóng)民總收入的50%。[1]

一、國(guó)外開(kāi)溝施肥機(jī)械的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國(guó)外果園施肥的方法主要有全園普施法、環(huán)狀施肥法、放射狀施肥方法、注入施肥法以及行溝施肥法。這些方法都需要開(kāi)始施肥機(jī)械的參與。如全國(guó)普施法需要深松機(jī)械的參與、環(huán)狀施肥法需要挖坑機(jī)的參與、注入施肥法需要挖穴機(jī)的參與、行溝施肥法需要開(kāi)溝機(jī)的參與。由此可見(jiàn)，無(wú)論是哪一種施肥方法都需要相關(guān)施肥機(jī)械的參與。

果園開(kāi)溝施肥是指利用開(kāi)溝機(jī)在果園內(nèi)順著果樹(shù)行向，每行開(kāi)一條深度與寬度約為50毫米的溝渠，然后采用人工的方式將肥料放入到溝渠之中，最后覆蓋上土壤。目前，國(guó)外主要果園開(kāi)溝施肥機(jī)械在美國(guó)的應(yīng)用較為廣泛。美國(guó)主要運(yùn)用三種開(kāi)溝機(jī)器，分別為：B-30B型號(hào)的開(kāi)溝機(jī)器、RT450型號(hào)的開(kāi)溝機(jī)器和T-20型號(hào)的開(kāi)溝機(jī)器，這三種機(jī)器的行駛速度以及功率存在著一定的差異。以B-30B型號(hào)機(jī)器為例進(jìn)行分析，這種開(kāi)溝機(jī)器的功率約為34KW，挖溝裝置與駕駛位置間采用橡膠減震隔離，可以有效地防止駕駛員被拋出物體擊傷。

二、國(guó)內(nèi)開(kāi)溝施肥機(jī)械的研究現(xiàn)狀

（一）東北農(nóng)業(yè)大學(xué)等眾多教師和學(xué)者共同研發(fā)出1KL-100型立式螺旋開(kāi)溝機(jī)。此款機(jī)械的優(yōu)勢(shì)是在施肥作業(yè)中，其開(kāi)溝的溝壁完整、溝內(nèi)產(chǎn)生的殘土量較少，總體來(lái)講，這款開(kāi)溝機(jī)器的性能優(yōu)良，設(shè)計(jì)合理且在使用過(guò)程中方便調(diào)節(jié)。這款機(jī)器的誕生有效填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)螺旋開(kāi)口機(jī)方向的空白，促進(jìn)了我國(guó)果園施肥開(kāi)溝的發(fā)展。

（二）IKGA-300型號(hào)的果園開(kāi)溝機(jī)由機(jī)架、拋圖擋板支架、軸承座總成、螺旋、調(diào)節(jié)尾輪總成、拋圖擋板總成等內(nèi)容組成。工作部件為臥錐螺旋形，其工作的原理主要是以拖拉機(jī)液壓懸掛方式為主，即拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸為整個(gè)機(jī)械提供動(dòng)力，帶動(dòng)工作部件旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而達(dá)到開(kāi)溝的目的。螺旋采用偏置方式，調(diào)節(jié)尾輪與開(kāi)溝的深度密切相關(guān)，拋土擋板能夠讓翻出的土壤落在施肥溝渠的邊緣，這導(dǎo)致回埋工作會(huì)比較簡(jiǎn)單。此種類型的開(kāi)溝機(jī)械主要適用于行距中等、植株低矮密集的果園。

（三）在中國(guó)農(nóng)機(jī)研究院的帶領(lǐng)下，山東某公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的小型鏈刀式開(kāi)溝機(jī)同樣具有較高的應(yīng)用價(jià)值。這種類型的開(kāi)溝機(jī)器，需要在挖掘的鏈條上固定耐磨的合金刀片，這種刀片的硬度高且鋒利。在連續(xù)旋轉(zhuǎn)中切削土壤，切削下來(lái)的土壤傳送到螺旋排土器之上，從而送至溝渠的兩側(cè)。此開(kāi)溝機(jī)器的動(dòng)力來(lái)源主要是由拖拉機(jī)提供，其溝壁平滑完整，排除的土壤不會(huì)重新滑落到溝渠的底部。對(duì)于挖掘溝渠的深度與寬度可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有較高的便利性。

（四）云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院的教師們研制出了1KS-22型雙軸鏵式犁開(kāi)溝機(jī)。此種類型的機(jī)器采用雙軸立式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在軸的上面直接套裝上刀桿，用來(lái)切割土壤、拋土和排土，最后達(dá)到開(kāi)溝的目的。在切割土壤時(shí)，兩組刀片采用上下分段切拋的形式，這樣切割的土壤課例更加細(xì)小和均勻。同時(shí)因?yàn)榈镀钦磧上虻男D(zhuǎn)，所拋出的土壤能夠均勻地覆蓋在溝渠的兩側(cè)上，能夠使用不同類型的土質(zhì)。進(jìn)行開(kāi)溝作業(yè)時(shí)，機(jī)器的穩(wěn)定性較高，且溝型平滑整齊，能夠大大提升開(kāi)溝的質(zhì)量和效率。

（五）江西省南昌市耕機(jī)廠生產(chǎn)的1K-16-26和1K30-20型圓盤(pán)式開(kāi)溝機(jī)，刀盤(pán)均勻?qū)ΨQ地布置在兩側(cè)，且在刀片的選擇上分別設(shè)置了開(kāi)溝彎刀、削壁刀以及鏟刀。將多種刀片綜合在一起，能夠保證開(kāi)溝的深度、寬度以及開(kāi)溝的平滑度等因素特征更符合復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境。

目前新疆最普遍的果樹(shù)是矮化密集果樹(shù)，其中又以棗樹(shù)為中心。在這種密集種植的果樹(shù)區(qū)域進(jìn)行施肥開(kāi)溝作業(yè)存在則較大的難度。在新疆果園區(qū)域內(nèi)，果樹(shù)與果樹(shù)之間的行距為3.5 m，每排可以種植150 m，為了解決這種矮化的密集種植狀況，開(kāi)溝施肥機(jī)械應(yīng)該選擇能夠精準(zhǔn)定位靶作物的，其發(fā)展的模式將向著智能化和標(biāo)準(zhǔn)化的常態(tài)進(jìn)行發(fā)展。

（六）蘇子昊領(lǐng)導(dǎo)下的1KFY-20型偏置式開(kāi)溝施肥機(jī)械在果園施肥中比較常見(jiàn)。該款開(kāi)溝施肥機(jī)械在工作過(guò)程中的穩(wěn)定性較高，操作安全。受到的地區(qū)限制因素較小，更加符合新疆果園工作化標(biāo)準(zhǔn)中的要求，這對(duì)于施肥機(jī)械準(zhǔn)確性的提高有幫助。王京風(fēng)獨(dú)立設(shè)計(jì)的微型遙控果園開(kāi)溝機(jī)器，其工作的方式較為簡(jiǎn)單，極大地降低了人工的勞動(dòng)量，能夠根據(jù)所需要的開(kāi)溝高度來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)器本身的高度，可以適用的范圍較為廣泛，無(wú)論是大面積的果園還是小型的產(chǎn)地，都能夠勝任。同時(shí)因?yàn)樵摍C(jī)器的體積小、輕便，操作起來(lái)極為簡(jiǎn)單，靈活性較高，深受果農(nóng)的喜愛(ài)與認(rèn)可。

（七）郭輝研究了大量資料并根據(jù)多次試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)研究出了水平軸式圓盤(pán)開(kāi)溝機(jī)。該類機(jī)械摒棄了傳統(tǒng)施肥機(jī)械單側(cè)開(kāi)溝的弊端，并對(duì)機(jī)械的主要部件進(jìn)行了改進(jìn)和改造。此種類型的機(jī)器在工作過(guò)程中，能夠開(kāi)40 cm的深度，50 cm的寬度，該款機(jī)械能夠完成雙向開(kāi)溝的操作，開(kāi)溝的工作效率大大，節(jié)省了一半的工作量。但是這種機(jī)器容易受到地理因素的影響。一旦在遇到田地水的時(shí)候，其開(kāi)溝的狀態(tài)不完整，拋出來(lái)的土壤容易重新回到溝內(nèi)。在陳軍指引下設(shè)計(jì)而出的果園智能開(kāi)溝施肥機(jī)，其關(guān)鍵的控制系統(tǒng)為自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、行走系統(tǒng)以及施肥系統(tǒng)等組成。激光掃描儀是該機(jī)器獲取工作信息的重要手段，在信息的基礎(chǔ)上，控制施肥系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)器來(lái)進(jìn)行定量的施肥。這種設(shè)計(jì)能夠最大程度地提升肥料的利用率。[2]

三、新疆果園施肥機(jī)存在的問(wèn)題

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)與工藝手段的進(jìn)步，開(kāi)溝施肥機(jī)械趨向于多樣化的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，已達(dá)到能夠適應(yīng)多種環(huán)境的目的。正是因?yàn)檫@些多樣化施肥機(jī)械的誕生，為果農(nóng)帶來(lái)了巨大的便利，節(jié)約了成本，提高的效率。

（一）現(xiàn)階段大部分的開(kāi)溝施肥機(jī)械都是利用拖拉機(jī)來(lái)提供動(dòng)力，這就對(duì)當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)以及地形地貌有著要求。也正是因?yàn)橥恋鼗蛘叽蠖嗍┓蕶C(jī)械的原因，在開(kāi)溝的過(guò)程中，容易出現(xiàn)路線偏差、無(wú)法走直線等問(wèn)題，進(jìn)而無(wú)法在矮化作物區(qū)域開(kāi)溝施肥。

（二）所利用的刀具過(guò)于單一化，種類形式較少。加之新疆地區(qū)的開(kāi)溝刀具設(shè)計(jì)單一，由于新疆地區(qū)晝夜溫差大，氣節(jié)變化明顯，為此在使用刀具的過(guò)程中要注重磨損、保養(yǎng)和維護(hù)。

（三）無(wú)法精準(zhǔn)把控肥料用量，導(dǎo)致施肥的量過(guò)大或者過(guò)小。過(guò)大造成浪費(fèi)，過(guò)小也達(dá)不到要求，影響植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育。

四、前景預(yù)測(cè)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提升，交通愈發(fā)便利。新疆的地區(qū)特色逐漸被開(kāi)發(fā)，與此同時(shí)，新疆果園種植范圍越來(lái)越廣大。為了面對(duì)重大任務(wù)量的需求，開(kāi)溝施肥機(jī)械的發(fā)展是一種必然。

（一）開(kāi)溝施肥機(jī)械的動(dòng)力不應(yīng)該僅僅選用拖拉機(jī)為主，而是要嘗試通入一些新型的動(dòng)力能源。在新型動(dòng)力設(shè)備的基礎(chǔ)上，機(jī)械的轉(zhuǎn)彎半徑要小，效能高，價(jià)格更低。機(jī)械的底盤(pán)要能夠調(diào)節(jié)，來(lái)面對(duì)不同的地理環(huán)境。

（二）如今我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)這一部分內(nèi)容要充分融入人工智能。在機(jī)械設(shè)備上安裝紅外探測(cè)儀和紅外的感應(yīng)器，進(jìn)而保證在工作過(guò)程中，機(jī)械可以準(zhǔn)確地探測(cè)到每一棵果樹(shù)，達(dá)到準(zhǔn)確、科學(xué)合理的施肥。

（三）加強(qiáng)農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)的結(jié)合，農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)要符合果園種植，同時(shí)果園種植模式要具有規(guī)范的、標(biāo)準(zhǔn)化模式，促進(jìn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的結(jié)合，為農(nóng)機(jī)裝備研制創(chuàng)造有利條件。因此在果園作物種植要有標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的行間距，枝條修整要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，為農(nóng)機(jī)配套設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)，從而使施肥機(jī)械具有更高的效率。