小型果园双侧螺旋开沟关键技术研究
果园施肥开沟机应用现状分析

机功率为 1. k 4 W,不需增加任何附件就可以进行 9 中心挖掘 和侧 置挖掘 的转 换 , 轮式 和履 带式两 种 。 有
T系 列 最大 机 型 为 T 9 0前 轮驱 动 , 链 式 机 架 , 一5 , 铰 静 液压 行走 驱 动无 调速 , 行驶 速度 可 达锥螺旋型 , 采用拖拉机液 压悬挂方式。 由拖拉机动力输 出轴传人动力 , 带动工 作部件旋转 ,从而完成开沟作业。螺旋采用偏置方
式 , 节尾 轮总成 可 以调节 开沟 的深度 , 土挡板 总 调 抛
果 园开 沟施肥 一般是 用 开沟机 在果 园 内顺 着果 树 行 向 ,每行开 一条 深 、宽 均 为 4 ~0mm 的长形 0 5 沟, 然后 人工 进行施 肥 、 覆土 。
开沟 深度 05 1 所开 沟壁整 齐 , . . m。 —2 沟底 不 留回土 ,
收 稿 日期 : 0 2 0 — 0 2 1— 13
开沟作业的宽度、 深度调节方便 , 但需配有超低速或
2 1 年第 1 02 期
加有超低速变速装置的拖拉机才能正常作业。
新疆农机化
・ 发研 究 ・ 开
在果树管理上 , 施肥是一项作业量大 、 劳动强度
大的工作 。传统的施肥方法 , 尤其是施用有机肥时 ,
需在每棵果树两侧 、根系集中分布层挖沟或挖坑施 肥, 人工作业非常困难 , 果农劳动强度大 , 生产效率 低, 而且肥料的利用率不高 , 迫切要求通过机械化来 替代繁重 的体力劳动。因此 , 研究果园施肥技术的 工艺及配套装备 ,研制出能够在林果生产 中推广应 用的施肥机械 , 对新疆地区林果业的高效 、 持续发展
中 图分 类 号 : 2 25 文 献 标 识码 : ¥2. 2 B 文 章 编 号 :0 7 7 8 ( 0 2 0 — 0 4 0 10 — 7 2 2 1 ) 1 0 3 — 2
果园施肥开沟机的发展现状和趋势

果园施肥开沟机的发展现状和趋势邵书山ꎬ王晓燕ꎬ程俊男ꎬ马念杰ꎬ张㊀波ꎬ张东旭ꎬ张学敏(中国农业大学工学院ꎬ北京㊀100083)摘㊀要:果园开沟施肥是在果园生产过程中十分重要的环节之一ꎬ对果树的生长和水果的产量有着重要的影响ꎮ为此ꎬ分类简述了国内外几种果园施肥开沟机械的作业方法和特点ꎬ并整理分析了果园施肥开沟机械的发展现状以及存在的问题ꎬ同时指出了我国果园施肥开沟机械的发展趋势ꎮ关键词:果园施肥开沟机ꎻ发展现状ꎻ问题ꎻ发展趋势中图分类号:S233.1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A文章编号:1003-188X(2019)05-0256-060㊀引言目前ꎬ我国的水果种植面积和水果产量均居世界首位ꎬ近十几年来我国的水果产量在逐年增加:2014年水果产量为26142.2万tꎬ2015年的产量为27381.8万tꎬ2016年的产量为28319.0万tꎮ随着我国水果产业的快速发展ꎬ果农对果园机械的需求也迅速提高[1-4]ꎮ果园施肥是果树生长过程中不可或缺的环节ꎬ施肥质量的好坏直接决定着水果的产量和品质ꎬ但市场上却缺少可靠高效的开沟施肥机械ꎮ国内大部分果园还是依靠传统的人工施肥ꎬ作业强度大ꎬ生产效率低ꎬ严重地阻碍了我国水果产业的发展[5-6]ꎮ因此ꎬ使用果园施肥开沟机械来代替人工就显得十分迫切ꎮ为此ꎬ本文总结了目前国内外几种主要类型的果园施肥开沟机ꎬ包括其工作原理及作业特点ꎬ并提出了我国果园施肥开沟机械存在的问题ꎬ分析了其发展趋势ꎮ1㊀国外果园施肥开沟机的研究现状果园施肥开沟机的发展很大程度上依赖于开沟机的发展ꎮ开沟机是一种专用于挖掘沟渠的工程机械ꎬ在农业㊁工程等领域都有广泛的应用ꎮ用于果园施肥的开沟机械主要有4种类型:犁式开沟机㊁链式开沟机㊁圆盘铣刀式开沟机和螺旋钻式开沟机ꎮ这4种开收稿日期:2017-12-14基金项目:现代农业产业技术体系建设专项(CARS-29)ꎻ国家重点研发计划 智能农机装备 重点专项(2017YFD0700300)作者简介:邵书山(1994-)ꎬ男ꎬ安徽亳州人ꎬ硕士研究生ꎬ(E-mail)1430098087@qq.comꎮ通讯作者:张学敏(1975-)ꎬ男ꎬ呼和浩特人ꎬ副教授ꎬ硕士生导师ꎬ(E-mail)xuemin_zh@cau.edu.cnꎮ沟模式在国内外的果园施肥开沟机上都有应用[7]ꎮ由于国内外的果园种植标准和规模的不同ꎬ主要研究和应用的开沟方式也有所不同ꎮ国外果园开沟机的研究起步较早ꎬ20世纪70年代末ꎬ在美国㊁法国㊁意大利㊁日本等发达国家就兴起了开沟机研制的热潮[8]ꎻ但经过长时间的发展现在已形成以链式开沟机㊁圆盘铣刀式开沟机和螺旋式开沟机为主ꎬ其他类型为辅的发展模式ꎮ从近几十年的发展情况来看ꎬ国外开沟机具正在向着专业化㊁系列化㊁标准化和多样化[9]的方向发展ꎮ1.1㊀美国研制的开沟机美国在开沟机的研究生产方面一直处于世界领先位置ꎬ生产的开沟机在其他国家都有应用ꎮ例如ꎬ美国凯斯公司生产的CASE860型链式开沟机[10]ꎬ如图1所示ꎮ图1㊀Case860链式开沟机Fig.1㊀Case860chainditcher这种开沟机的主要特点是采用了CAT发动机ꎬ在传动系统中使用了无极变速ꎮ为了满足开沟深度的要求ꎬ在该机的设计时ꎬ采用低速大扭的方式ꎬ既延长了链上切割刀片的寿命ꎬ又使得开沟机的生产力得到很大的提高ꎮ这种链式开沟机一般通过三点悬挂装置悬挂拖拉机的后方ꎬ在进行开沟作业时ꎬ拖拉机驾2019年5月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第5期驶员通过液压操纵手柄可以控制开沟机的开沟深度ꎬ拖拉机带动开沟机具前进ꎻ动力由拖拉机输出后ꎬ经过动力传动系统变速之后ꎬ通过链条将动力传到主轴ꎬ开沟链在动力的作用下快速旋转ꎬ链上的切割刀片切削土壤ꎬ被切割下来的土壤被传送到螺旋排土器ꎬ并被推送到所开沟的两侧ꎬ达到开沟的目的ꎮ该种开沟机结构简单ꎬ作业效率高ꎬ稳定性强ꎮ美国Trencor公司生产的1660HD型链式开沟机ꎬ如图2所示ꎮ该开沟机是目前世界上最大的链式开沟机ꎬ配备了卡特彼勒发动机ꎬ发动机功率可以达到559kWꎬ开沟链在工作时通过机械传动驱动ꎬ传动系统采用了卡特彼勒差速驱动的滚子[11]ꎬ能够开出深度达2.4~7.5m㊁宽度达35~152cm的沟ꎬ可以完成大规模的土壤挖掘作业ꎬ作业效率高ꎬ机器寿命长ꎻ但由于机身过大ꎬ维修不方便ꎮ图2㊀1660HD型链式开沟机Fig.2㊀1660HDtypechainditch美国研制的三钻头挖坑机ꎬ作业时可以同时挖掘3个施肥坑ꎬ能够根据果树的大小和株距的不同来调节3个钻头之间的距离和挖坑深度ꎬ工作效率较高[12]ꎮ美国研发生产的MDL-5B型挖坑机ꎬ如图3所示ꎮ其发动机为4.1kW的BSIntekPro0HVꎬ采用了人-机工程学原理ꎮ工作时ꎬ使用液压系统驱动螺旋钻头旋转ꎬ操作者和发动机分离ꎬ使两者保持较远的距离ꎬ大大减轻了发动机的噪声对工作人员的影响ꎮ1.2㊀欧洲各国研制的开沟机欧洲研制开沟机的国家主要有法国㊁俄罗斯㊁意大利等国家ꎮ法国马莱公司生产的SM500C型链式开沟机[13]ꎬ被广泛应用于农业工程领域和城市的道路建设中ꎬ工作效率高ꎬ一天可完成2000~3000m的开沟作业ꎬ且能够在低噪音下实现正挖和侧挖作业ꎬ没有扬尘㊁作业效率高㊁对路面的破坏作用很小ꎮ由于SM500C型链式开沟机的开沟宽度较小ꎬ能够最大限度地减小土壤对机身的阻力ꎮ俄罗斯研制的aTy-161型悬挂式开沟机[14]ꎬ配备36.8kW的发动机ꎬ为开沟作业提供足够的动力ꎬ能够开出深1600mm㊁宽200~400mm的沟ꎬ广泛应用在工程开沟作业中ꎮ图3㊀MDL-5B型挖坑机Fig.3㊀MDL-5Bexcavator意大利生产的DMR-65单圆盘旋转开沟机ꎬ使用菲亚特-100拖拉机作为动力输出ꎬ能够开出深度为1.05m的梯形沟ꎮ其特点是将圆盘安装在主轴的一侧ꎬ圆盘上安装有3把切割土壤的刀片ꎬ并排列成 Ⅰ 型ꎬ使得开出的沟壁十分平整ꎮ这种圆盘铣刀式开沟机因其开沟阻力小㊁作业效率高㊁尺寸小及容易和施肥机构配合等特点被大量使用在果园施肥开沟工作中ꎮ该种机型的开沟机构主要由主轴㊁安装在主轴上的开沟圆盘㊁开沟刀片和整形刀等组成ꎮ拖拉机通过动力传递系统将动力传至主轴使其转动ꎬ带动主轴上圆盘及开沟刀片旋转并切削土壤ꎬ切下来的土壤被翻转㊁破碎㊁抛掷到沟的两侧ꎬ整形刀片对开的沟整形ꎬ使得沟壁光洁平整ꎮ1.3㊀日本研制的开沟机日本作为亚洲的发达国家ꎬ其农业机械化水平相对较高ꎬ在果园机械领域也处于亚洲的领先地位ꎮ但日本也是典型的人多地少的国家ꎬ其农业生产也主要是以小规模地块种植ꎬ所以日本所研发的果园施肥机主要以小型化为主ꎮ最早出现的是由日本研制的自走式挖坑机ꎬ该机以柴油机为动力ꎬ可在坡度高达65ʎ的陡地上作业ꎬ并能始终保持驾驶室的水平状态ꎬ能够有效改善驾驶员的驾驶舒适性ꎮ此外ꎬ这种开沟机适合于各种地形地块的作业ꎬ通用性较强ꎬ作业效率高ꎬ得到了农民的认可ꎮ日本研制的MT-900链式开沟机ꎬ如图4所示ꎮ这种开沟机适用于农业工程和建筑工程等的开沟作业ꎬ以履带大拖拉机为动力ꎬ可适2019年5月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第5期合于各种地形的开沟作业ꎬ具有操作简单方便及作业效率高等优点[15-18]ꎮ图4㊀日本MT-900型链式开沟机Fig.4㊀TypeofJapaneseMT-900typechainopeningmachine2 国内施肥开沟机的研究现状国内的施肥开沟机械的研究起步较晚ꎬ早期的应用主要以引进为主ꎬ在国外研究的基础上改进ꎬ使其适合于我国果园生产作业ꎮ随着我国水果产业迅速发展ꎬ国内的一些专家学者对果园施肥开沟机进行了大量研究ꎬ研制出了很多种类的果园施肥机械ꎬ基本都能满足开沟㊁施肥㊁覆土的一次性作业的要求ꎮ以下重点简述几种我国主要的开沟施肥机ꎮ2013年ꎬ由新疆农业大学张洪㊁张学军等人研制的密植果园挖穴施肥机ꎬ其结构如图5所示ꎮ该机主要构成部分有挖穴装置㊁施肥装置㊁升降装置㊁行走系统和电路控制系统ꎮ其中ꎬ挖穴装置是该机最主要的工作部件ꎬ它是由挖穴电机和挖穴钻头组成的ꎮ该机的控制系统集成在操作控制台上ꎬ在施肥开沟机工作时ꎬ按下控制台上的启动按钮ꎬ蓄电池开始驱动行走电机工作ꎬ机具向前行走至工作地点ꎻ然后ꎬ按下挖穴控制按钮ꎬ挖穴电机转动并带动挖穴钻头旋转ꎬ松开制动油泵手柄ꎬ挖穴钻头向地面运动开始挖穴ꎬ挖出的土壤沿钻头螺旋面向上运动ꎬ最终被抛在所挖穴的周围ꎻ当钻头挖到预定深度时ꎬ按下挖穴停止按钮ꎬ挖穴电机停止工作ꎬ同时按下升降按钮ꎬ升降电机转动ꎬ钢丝绳被缠绕在绕线轮上ꎬ挖穴电机和钻头在钢丝绳的拉力下向上运动ꎻ在钻头的提升过程中ꎬ连接在电机底座上的拉绳被拉动ꎬ装载肥料的肥料袋被拉开ꎬ肥料顺着排肥斗ꎬ在重力作用下被施入所挖的穴中ꎻ当被提升至合适的高度时ꎬ关闭升降开关ꎬ升降电机停止转动ꎬ拉上制动手柄油泵ꎬ防止在挖穴电机的重力作用下向下运动ꎮ随后ꎬ启动行走电机ꎬ机具向前行走ꎬV型覆土板将所挖穴周围的土壤推入穴中完成覆土ꎮ通过上述作业流程ꎬ该机可以一次性完成挖穴㊁施肥和覆土等作业[19]ꎬ且作业过程操作简单方便ꎬ能有效取代果农的人工劳动ꎬ降低了水果生产的人力成本ꎬ为果农带来了更多的经济效益ꎮ1.油管㊀2.碟刹下油泵㊀3.绕线轮㊀4.绕线轴㊀5.升降电机6.支撑架㊀7.钢丝绳㊀8.挖穴电机㊀9.电机底板㊀10.平行四杆机构11.废料箱㊀12.挖穴钻头㊀13.排肥斗㊀14.V型覆土板㊀15.主动轮16.机架㊀17.蓄电池箱㊀18.从动轮㊀19.碟刹上油泵㊀20.控制台图5㊀密植果园挖穴施肥机总体设计图Fig.5㊀Overalldesignofthefertilizingmachineforplantingorchard2011年ꎬ由山东农业大学和高密市益丰机械有限公司联合研制的3ZF-1.2型可调式葡萄振动深施机ꎬ很好地解决了葡萄园施肥困难的问题ꎮ该机主要由机架㊁动力传动装置㊁偏心振动装置㊁开沟装置ꎬ以及施肥装置组成ꎬ如图6所示ꎮ图6㊀3ZF 1.2型可调式葡萄振动深施机Fig.6㊀3Z-1.2typevineyarddeepfertilizationmachine在开沟施肥作业中ꎬ动力由拖拉机输出后ꎬ经变速箱将动力传送到偏心振动装置ꎬ连杆在偏心装置的带动下做垂直运动ꎬ振动臂在连杆的带动下发生摆动ꎻ由于开沟铲固定在振动臂上ꎬ故其会随着振动臂做周期振动ꎬ在拖拉机的牵引下边前进边振动ꎬ完成开沟作业ꎮ同时ꎬ地轮的行走会给施肥装置提供动力ꎬ通过链条带动排肥轴转动ꎬ从而外槽轮排肥器完成排肥ꎬ肥料通过输肥管落入沟内ꎬ之后被土壤覆盖ꎮ该机创新性地设计了一种偏心振动装置ꎬ在施肥过程中施肥机械的开沟装置通过振动的方式破土ꎬ使得工作阻力大幅度降低ꎮ该机还能够一次性完成开沟㊁施肥㊁覆土等工作ꎬ大大提高了开沟施肥的效率ꎬ降低了果农的劳动强度ꎬ有效解决了人工施肥劳动强度大的问题ꎬ减轻了果农的负担及环境的污染ꎬ提高了葡萄的生产品质和质量[20-23]ꎮ2016年ꎬ由山东农业大学的张平平等研制的果树土肥搅拌精量控制施肥机ꎬ如图7所示ꎮ该施肥机为后置的链式开沟机ꎬ主要由机架㊁动力传动系统㊁液压升降系统㊁开沟工作系统㊁土肥搅拌系统㊁覆土板㊁可控排肥系统及地轮等组成ꎮ1.机架㊀2.变速箱㊀3.土壤滑槽㊀4.控制系统㊀5.肥箱托架6.肥箱㊀7.开沟链㊀8.开沟刀㊀9.支撑主梁㊀10.地轮11.覆土板㊀12.连接架㊀13.土肥搅拌筒㊀14.土壤收集器图7㊀果树土肥搅拌精量控制施肥机Fig.7㊀Fruitandsoilfertilizerconcentratecontrolthefertilizingmachine在进行开沟施肥作业时ꎬ拖拉机带动机具前进ꎮ拖拉机输出地动力分为两部分:一部分动力通过链传动带动开沟链链轮和从动链轮旋转ꎬ从而达到连续开沟的效果ꎻ另一部分动力通过链传动传至土肥搅拌器ꎬ进行土肥搅拌工作ꎮ操作人员通过分配器控制液压缸中活塞的伸出量来控制开沟深度ꎮ控制系统接受到操作人员发出的不同作业模式信号后ꎬ控制系统通过控制步进电机的转速来控制排肥量ꎬ从而实现精准施肥ꎮ被排出的肥料在螺旋搅龙的推送下进入土壤收集箱ꎬ进而与土壤混合并被搅拌均匀ꎬ然后被搅龙送入沟中被覆土板覆土ꎮ该施肥开沟机一次性完成了开沟㊁定量施肥㊁土肥搅拌和覆土等一体化作业ꎬ具有较高的作业效率ꎬ降低了劳动强度和生产成本[24-26]ꎮ2010年ꎬ由西北农林科技大学的王京风开发设计了一款微型果园链式开沟机ꎬ如图8所示ꎮ1.柴油机㊀2.V带传动㊀3.遥控接受装置㊀4.变速箱㊀5.一级链传动6.附加减速器㊀7.二级链传动㊀8.螺旋排土器㊀9.液压缸㊀10.工作链图8㊀微型遥控果园开沟机结构简图Fig.8㊀Miniremotecontrolorchardditchingmachinestructurediagram该开沟机采用了由陕西东明农业科技公司生产的1YG-8.8型遥控微耕机的发动机ꎬ机身小巧㊁相对动力大㊁操作灵活ꎬ完全能满足国内果园生产空间狭小的特点ꎮ开沟机的机身高度仅有67cmꎬ通过性能好ꎻ使用了遥控㊁人力两套操作系统ꎬ可以随机操作ꎬ也可以人机分离ꎬ显著降低了果农的劳动强度ꎮ此外ꎬ该开沟机采用履带行走装置ꎬ能够增加机具与地面的附着力ꎬ爬坡性能好ꎬ工作稳定性强ꎬ能防止机具在作业中发生倾倒事故ꎮ该开沟机在单纯行走时ꎬ通过直接联接配套拖拉机传动V带ꎬ在不工作时可以实现高速行走ꎮ在机具作业时ꎬ动力从柴油机输出后ꎬ通过带传动传递到附加减速器ꎬ减速后在链传动传下递到变速箱ꎬ动力从变速箱输出轴输出ꎬ机具在动力带动下行走ꎬ从而能够达到低速开沟作业的要求ꎮ一部分动力经过附加减速器的中间轴ꎬ并由链传动传递来带动开沟链的旋转开沟作业ꎮ通过安装在发动机上的遥控信号接收器来控制机具的转弯㊁行走㊁停车及液压油缸的伸缩调节ꎬ能够使开沟链刀在垂直方向上运动ꎬ实现开沟深度的控制ꎮ开沟链安装在机具后方ꎬ且向前倾斜一定的角度ꎮ作业时ꎬ在随着拖拉机向前行走的同时ꎬ绕链轮向反方向旋转ꎬ刀齿在动力的作用下切嵌土壤ꎬ切断土壤ꎬ被切断的土壤被开沟链向上输送ꎬ最后被输送上来的土壤在螺旋排土器的作用下被输送到所开沟的两侧ꎬ开出平整的沟ꎬ完成开沟作业[27-28]ꎮ2016年ꎬ西北农林科技大学的魏子凯研制了一种山地果园挖坑施肥覆土机ꎬ集挖坑㊁施肥㊁覆土为一体ꎬ一次作业可同时完成挖坑㊁施肥㊁覆土等工序ꎬ能够挖出深度300~400mm㊁直径为300mm左右的坑ꎮ其主要组成部件有升降机构㊁挖坑覆土机构㊁施肥机构等ꎬ总体结构如图9所示ꎮ1.挖坑产㊀2.支座㊀3.滑块㊀4.导轨㊀5.连杆6.挖坑覆土液压缸㊀7.升降台㊀8.机架㊀9.升降液压缸10.肥料箱㊀11.拉杆㊀12.量筒㊀13.联动式舌板㊀14.施肥管图9㊀山地果园挖坑施肥覆土机基本结构Fig.9㊀Self-basicstructureofmountainorcharddiggingfertilizingcoveringmachine该机的升降机构由升降液压缸㊁机架和升降台组成ꎬ在升降机构的作用下ꎬ挖坑覆土机构整体能够沿着机架上的导轨实现升降运动ꎬ即通过升降液压缸的控制ꎬ可以使挖坑覆土机构在未进行挖坑之前降低到合适的高度ꎬ以便完成后续的挖坑作业ꎮ挖坑铲向下达到合适的挖坑深度时ꎬ挖坑铲开始合拢ꎬ在挖坑铲完全合拢后ꎬ升降机构的液压缸动作ꎬ将带土的挖坑覆土机向上提升ꎬ完成升降动作ꎮ挖坑覆土机构由挖坑覆土液压缸㊁连杆㊁滑块㊁导轨㊁支座及挖坑铲等部件组成ꎮ在挖坑覆土液压缸的作用下ꎬ液压缸输出的力通过连杆作用在滑块上ꎬ滑块带动挖坑铲沿导轨一同做圆弧运动ꎬ从而实现挖坑覆土的功能ꎮ施肥机构是由废料箱㊁施肥液压缸㊁量筒㊁联动式舌板及施肥管组成ꎬ在挖坑㊁覆土等作业完成后ꎬ升降机构带动挖坑铲和挖出来的土壤一同提升到顶部位置ꎬ施肥液压缸开始工作ꎬ带动联动式舌板动作ꎬ量筒中的肥料在联动式舌板的作用下沿施肥管施入所挖的坑中ꎬ从而完成施肥作业ꎮ该机通过升降机构㊁挖坑覆土机构㊁施肥机构等3个主要工作机构ꎬ能够一次性完成挖坑㊁施肥㊁覆土等作业ꎬ作业效率高ꎬ能显著降低了果农的劳动强度ꎮ由于该机的结构尺寸小ꎬ被广泛用于空间狭小的山地果园的开沟施肥作业[29-31]ꎮ3㊀果园施肥开沟机存在的问题1)国内市场上的果园施肥开沟机大多采用整条沟施肥ꎬ不能满足精准施肥的要求ꎬ使得作业功耗大ꎬ肥料不能被根系充分吸收ꎬ肥料利用率不高ꎬ且肥料易被果树之间杂草等吸收ꎬ影响果树的生长ꎮ2)多数施肥机不是采用偏置开沟ꎬ所开沟距果树根系较远ꎬ肥料利用率低ꎮ由于开沟的功耗大ꎬ在开沟时容易出现激烈震荡ꎬ发生跑偏㊁走直性差等问题ꎮ开沟刀磨损较快ꎬ更换困难ꎮ当土质比较松软时ꎬ会造成开沟不稳定ꎬ施肥质量差等问题ꎮ3)大部分果园施肥开沟机的功能单一㊁通用性差ꎬ且智能化程度较低ꎬ一种施肥开沟机只能为一种果树开沟施肥ꎬ利用率低ꎮ4)施肥机多数采用外槽排肥器ꎬ排肥量小ꎬ而且外槽轮排肥器只适合颗粒状肥料的施肥ꎬ对于农家肥和有机肥没有很好的排肥效果ꎮ外槽轮上易粘附肥料ꎬ造成堵塞ꎬ影响施肥质量ꎮ4㊀果园施肥开沟机的发展趋势1)随着果园农业的发展ꎬ果园种植朝着标准化和规模化方向发展ꎬ所以对于果园施肥开沟机的研制要注意与农艺相结合ꎬ应满足果园的农艺要求ꎬ提高施肥开沟技术的整体作业水平ꎬ加快果园机械化进程ꎮ2)研制果园施肥开沟机时ꎬ要考虑到开沟㊁施肥㊁覆土等功能一体化的问题ꎬ充分提高农机具的利用率ꎬ提高经济效益ꎮ3)在今后的研发中ꎬ要注重智能化的应用ꎬ使施肥开沟机向着一机多能的方向发展ꎬ在更换工作部件后又可用于其他的作业项目ꎮ4)加强对开沟原理及排肥装置的研究ꎬ研发出更多的开沟㊁施肥的不同方式ꎬ以满足对不同的土壤和肥料开沟施肥的要求ꎻ加强对机械的优化设计ꎬ研制小型智能化的施肥开沟机ꎬ加强机具的机动性能ꎬ能在狭小的空间作业ꎬ适合各种地形ꎮ5)考虑人机工程学设计ꎬ最大限度地减轻机具作业时对操作者的心理和生理的影响ꎬ能够使操作者舒适高效的工作ꎮ尽量减小噪声对操作者的影响ꎬ提高操作者的人身安全系数ꎮ5㊀结语近年来ꎬ果园机械发展迅速ꎬ出现了各种新型的果园施肥开沟机ꎬ大大提高了果园施肥开沟的作业效率及果园的产量ꎬ减轻了果农的劳动强度ꎮ然而ꎬ在果园施肥开沟机的研发和使用中ꎬ仍存在一些急需解决的问题ꎬ需要科研人员对不同的土壤状况㊁不同果树的施肥要求ꎬ研发出更好的开沟方法ꎬ改进㊁创新施肥技术ꎬ设计出操作简单㊁性价比高㊁智能化㊁精准施肥的开沟施肥机ꎬ促进果园施肥开沟机机械的发展ꎬ提高果园机械智能化的作业水平ꎮ参考文献:[1]㊀韩冰ꎬ刘斐.一种果园挖坑机结构设计[J].农机化研究ꎬ2015ꎬ37(3):123-125.[2]㊀赵映ꎬ肖宏儒.我国果园机械化生产现状与发策略[J].中国农业大学学报ꎬ2017ꎬ22(6):116-127. 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果园机械化施肥技术探讨

果园机械化施肥技术探讨目前我国的林果种植面积占约0.2亿hm2。
在果园的栽培生产管理工作中,合理地施肥是能够保证果树丰产、稳产、增产和优质的一项很重要的措施。
果树的需肥时期、需肥种类、需肥量与它生长中不同的时间段有关,一般果树物候期分为新梢生长的开花期、幼果期、果实生长后期;也可已分为营养的生长期、生殖的生长期还有休眠期;果树的年发育周期需要肥中,前期以氮肥为主,中后期是大多以钾肥为主,而磷肥的需求在整个生长周期中速度是比较的平稳;前期开花坐果、幼果发育和生长需要大量的氮肥,花芽的分化和果实的膨大期,钾肥的需要量要增加,并且要在果实的迅速膨大期要能够达到高峰,尤其秋季正是根系的生长高峰。
因此果树在不同的季节要施不同的肥,各施肥期的施肥量也不相同,同时果树施肥中强调深耕施肥,深耕施肥中对果树的断根可使果树根系萌发新根,起到修剪根系的作用,提高根系的生长发育活力。
在果园栽培生产管理中,施肥的工作量很大,但目前很多果园在开沟施肥中基本上是人工作业(在树冠下开沟),劳动强度大、作业效率低,增加了劳动力成本,而且随着劳动力成本的不断提高和青壮年劳力的短缺,果树施肥机械化需求越来越强烈。
1 果园施肥技术现状果园施肥技术主要有:环状沟施法、放射状沟施法、条状沟施法、穴施法、打眼施肥法、全园施肥法、灌水施肥法、根外施肥法、树干强力施肥法、间作施肥法等多种方法。
全园施肥法先将肥料普施于果园地面,用深中耕的方法把肥料翻入土层。
此法适用于根系已满园的成龄果园或密植果园的大量施肥。
肥多为粗肥。
树盘壅施法肥料较为集中地撒施在树盘范围内,施肥后进行深中耕,把肥料翻入土层。
此法适用于幼龄果园,一般采用粗肥与精肥、缓效与速效相结合的混合肥。
环状沟施法根据果树根系向外扩展的情况,在树冠外围挖一条30~40cm宽、40~60cm深的环形沟,然后将肥料施入沟中,再将表土覆盖。
此法适用于冬季或早春给新垦果园和树冠较小的幼龄果树园。
放射状沟施法在距树干1m远的地方,挖6~8条放射状沟,沟宽30~60cm,深15~40cm,长度达树冠边缘,将肥料倒入沟中后覆土。
圆盘式开沟机抛土性能的研究

圆盘式开沟机抛土性能的研究何彬涛;蒙贺伟;王忠军;戚江涛;孙兴祚;秦鑫照【摘要】近年来,新疆的果园开沟装备较过去人工开沟得到了跨越式发展,一个完备的技术体系正在逐步建立,但受功耗高、效率低、回流多等因素制约,果园开沟装备在稳定性方面仍存在许多不足,严重影响开沟性能.为此,有必要对适用于新疆矮、密种植模式的果园圆盘式开沟技术进行一个系统总结与分析,为后续开沟的技术装备研发指明方向.为此,分析了国内外旋耕机对抛撒轨迹的研究现状,总结了目前已有的正转旋耕模型和反转旋耕模型两种旋耕模型研究现状,分析了基于MatLab、Simulink、高速摄像机、高速数字图像采集和图像处理等技术对盘式开沟机开沟刀具运动、土块单元运动情况,并探究了影响圆盘式开沟机抛洒轨迹的的主要因素,展望了未来果园圆盘式开沟技术装备发展方向.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2019(041)009【总页数】8页(P261-268)【关键词】开沟机;抛土;回流;清沟;刀片安装【作者】何彬涛;蒙贺伟;王忠军;戚江涛;孙兴祚;秦鑫照【作者单位】石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;农业部西北农业装备重点实验室,新疆石河子832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子832000;农业部西北农业装备重点实验室,新疆石河子832000;第八师 121 团畜牧中心奶牛三场,新疆石河子 832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子832000;农业部西北农业装备重点实验室,新疆石河子832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;农业部西北农业装备重点实验室,新疆石河子832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;农业部西北农业装备重点实验室,新疆石河子832000【正文语种】中文【中图分类】S222.5+20 引言我国幅员辽阔,物种多样,仅在水果种植业方面,2008 年全国水果种植面积达到了1 073.43万 hm2。
秋施基肥单、双边开沟对葡萄品质的影响

果农之友2021.4科学试验葡萄是我国重要的经济作物。
葡萄产业是实施乡村振兴战略、全面建成小康社会的重要抓手。
科学、有效地进行葡萄施肥管理是提高葡萄产量、提升果实品质、促进产业绿色健康发展的重要保证。
秋施基肥则是葡萄施肥管理中最重要的一步,科学合理秋施基肥具有增加树体养分积累、加速第二年葡萄叶幕形成、促进花芽分化、防止大小年结果出现、提高植株抗寒能力的作用。
目前,葡萄秋施基肥主要有全园撒施、穴施、开沟施肥几种方式。
随着生产技术水平的提高,人们已经逐步认识到撒施、穴施基肥的不足,但对秋施基肥是单边开沟还是双边开沟存在争议。
笔者就这个问题设置试验,研究秋施基肥单、双边开沟对葡萄果实品质的影响。
1试验设计试验于2019年10月29日在新乡市获嘉县的凯富葡萄农庄进行。
试验选用4年生阳光玫瑰葡萄作为试材,供试有机肥为中国农业科学院郑州果树研究所研制的高蛋白全元生物菌肥(图1),每亩用量250千克。
开沟位置位于树冠投影边缘近树干三分之一处,沟深30厘米左右(图2)。
处理分别为单边开沟(单开沟)和双边开沟(双开沟),其他田间农艺管理措施均一致。
2020年9月16日统一采集果实,并对葡萄的果实硬度、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、维生素C 含量等有关果实品质的指标进行测定。
2试验结果果实各品质指标测定结果如表1所示。
果实硬度以单开沟处理较好,比双开沟高14.4%,说明单开沟处理的葡萄果实耐贮运性强于双开沟。
单开沟处理的货架期可以在一定程度上得到延长,有利于减轻果园销售压力。
果形指数测定结果表明单开沟处理的果粒更为圆润,但二者差别不明显,从外观上难以直接观察出区别。
可溶性固形物含量是指液体或流体食品中所有溶解于水的化合物的总称,包括糖、酸、维生素、矿物质等,是判定葡萄成熟度和果实内在品质的一项重要理化指标,两个处理的可溶性固形物含量没有明显差别,双开沟处理的可溶性固形物含量比单开沟高0.63个百分点,但是单开沟的可秋施基肥单、双边开沟对葡萄品质的影响李姝莹1,徐国益2,于会丽2,司鹏2(1楚雄彝族自治州农产品质量检测中心云南楚雄675000;2中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009)图1郑果所研发的高蛋白全元生物菌肥图2开沟位置04果农之友2021.4科学试验溶性糖含量比双开沟高0.34个百分点,这说明两者在可溶性物质总含量差别不大的情况下,单开沟处理的果实更甜一些。
果园自动开沟施肥机的设计

第3期(总第375期)2021年3月No.3 MAR文章编号:1673-887X(2021)03-0017-03果园自动开沟施肥机的设计刘方平,贺晓华,苏磊(柳州职业技术学院机电工程学院,广西壮族自治区柳州545000)摘要合理施肥是果园种植中保证果品产量与质量的重要环节。
分析果园自动化施肥机械的研究现状发现,山区地区果园施肥的自动化、通用性、一体化程度低,不能满足丘陵山区地区中小型果园的施肥作业要求。
设计一种集开沟、施肥、覆土、夯实功能于一体的果园自动化施肥机,介绍了整体的结构及方案设计,阐述了各主要结构的功能及工作原理。
开沟宽度为200mm,开沟深度在0~400mm范围内可调,采用对称式双搅龙强制排肥,排肥量可调节,实现定量、定点施肥,提高果园施肥的效率,有效改善果园种植中劳动力缺乏的情况,降低果园的生产与管理成本。
关键词果园;开沟施肥;一体化;自动化;定量中图分类号[S149];S220.2文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2021.03.007Design of Automatic Ditching and Fertilizer Applicator for OrchardLiu Fangping,He Xiaohua,Su Lei(School of Mechanical and Electrical Engineering,Liuzhou Vocational&Technical College,Liuzhou545000,Guangxi Zhuang Autonomous Regioni,China)Abstract:Reasonable fertilization is an important part of ensuring fruit yield and quality in orchard planting.Analyzing the research status of orchard automatic fertilization machinery,the automation,versatility,and integration degree of orchard fertilization in mountainous areas is low,which cannot meet the requirements of fertilization operation of small and medium-sized orchards in hilly mountainous areas.Design an orchard automatic fertilizer applicator that integrates ditching,fertilization,soil covering,and compac‐tion.The overall structure and plan design are introduced,and the functions and working principles of each main structure are ex‐plained.The ditching width is200mm,and the ditching depth is adjustable within the range of0~400mm.The symmetrical double auger is used for forced fertilization.The amount of fertilization can be adjusted to achieve quantitative and fixed-point fertilization, improve the efficiency of orchard fertilization,and effectively improve orchard planting.The lack of labor in the middle of the year reduces the production and management costs of the orchard.Key words:orchard,ditching fertilization,integration,automation,quantification我国果园面积和产量居世界首位,且近10年来仍在不断增长。
【CN209489139U】一种果园双行开沟施肥机【专利】
所述排肥机构包括基肥装置和化肥装置;所述基肥装置包括基肥箱、O型链、排肥刮板、 主动基肥链轮 和从 动基肥链轮 ;所述基肥箱安装在所述基肥箱架上 ;基肥箱 用于放置有机 肥;基肥箱底部前后两侧左右对称分别安装从动基肥链轮和主动基肥链轮;O型链穿过基肥 箱前侧壁和后侧壁环套在每侧的主动基肥链轮和从动基肥链轮上;O型链逆时针转动,将基 肥箱内部基肥向后输送至基肥出口排出 ,分别落到下方的左传送带和右传送带上;所述主 动基肥链轮与所述施肥传动箱第一输出端相连,主动基肥链轮转动带动O型链,进而带动排 肥刮板完成基肥排肥作业;
所述双行开沟机构包括左开沟刀盘、右开沟刀盘、左刀盘驱动轴、右刀盘驱动轴、开沟 刀、左横向液压缸、右横向液压缸、左纵向液压缸、右纵向液压缸、左横向调节支架、右横向 调节支架、左纵向调节支架和右纵向调节支架;所述左开沟刀盘驱动轴一端与所述左开沟 传动箱输出端 相连 ,左开 沟刀盘驱 动轴另一端与左开 沟刀盘 相连 ;所述左横向液压缸一端 与左横向 调节支架相连 ,另一端与所述左开 沟架相连 ,通过 左横向液压缸的 伸缩调节左侧 开 沟距离 ;所述左纵向 调节支架安装在所述 左开 沟传动箱后上部 ,所述 左纵向液压缸一端 与所述左纵向 调节支架相连 ,另一端与所述左开 沟传动箱后下部 相连 ,通过 左纵向液压缸 的 伸缩调节左侧开 沟深度 ;所述右开 沟刀盘驱 动轴一端与所述右开 沟传动箱输出端 相连 , 另一端与所述右开 沟刀盘 相连 ;所述右横向液压缸一端与右横向 调节支架相连 ,另一端与 所述机架中的 右开 沟架相连 ,通过右横向液压缸的 伸缩调节右侧开 沟距离 ;所述右纵向 调 节支架安装在所述右开沟传动箱后上部,所述右纵向液压缸一端与所述右纵向调节支架相 连,另一端与所述右开沟传动箱后下部相连,通过右纵向液压缸的伸缩调节右侧开沟深度;
大棚果园开沟深施肥机的设计研究
硬质土地,间距狭小环境下深施肥作业的机型对促进 我国现代 农业发展具有重要的 意义。 1 设计原理及机构 1 .1设 计原理
开沟深施肥的核心是开沟,能否深施肥取决于能 否深开沟。而要在大盘果园等硬质、沙质板结性粘土 土质开深沟,开沟刀结构和性能必须有突破性进展。 本开沟刀盘上的开沟刀采用仿生技术,提出了“各个 击破、分层多次”切削理念 ,模拟自然界穿山甲、蚂蚁 等动物穿透力极强的挖土过程设计开沟刀盘。在刀 盘后配置施肥器,即时将肥料施于沟底。施肥器后部 配置覆土器,及时将土填埋到沟中,实现开沟、施肥、 覆土三流程联合作业,完成开沟深施肥作业要求。开 沟深施 肥后土壤横截 面图,如图1所 示。
果树、大棚作物要根据其长势以及土壤肥力情 况,经常性适时地追施化肥或专用肥,以满足其正常 生长需要,达到高产稳产的目的。据农艺要求,深施 肥不但能提高肥效和节约肥料,还能促进作物根系往 下生长,有利于作物增强抗旱、抗倒伏能力。施肥深 度一般控制在O.1—0.20m深,原则上是春夏浅施,秋 冬深施;有机肥深施,化学肥浅施;无机氮肥浅施,磷 钾肥深施。因此,开沟施肥机械应能适应作物对不同 肥料、季节、品种的施肥深浅的农艺要求。因此,开发 适用于我国,特别是南方红壤粘土和山坡地、沙地、
20 12年 3月
农机化研究
第3期
大棚果园开沟深施肥机的设计研究
张加清,刘丽敏,陈长卿,徐锦大,杨靖
( 金华市农业机械研究所,浙江金华321 0l 7)
摘要:针对大棚果园深施肥的要求,研制了1KF一20型大棚果园开沟深施肥机。为此,介绍了其工作原理、基
本构 造和 创新 点。经 样机 试验 结果表 明, 其工 作性能 优良 ,能 适应板 结、 沙石 、硬质 等各 种不 同土质 条件 果园 的
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该 开 沟 机采 用 伸 出臂 形 式 ,双侧 对称 结 构 布 置螺 旋 刀 具 ,相 对 传 统 开沟 机 的 刀盘 结 构 ,具 有 优异 的通过 性 ,能有 效 实 现 对果 树 根 部 区域 的开 沟作 业 。 同时 ,两侧 对 称结 构 能 够 同时 开 果树 两 侧 的 沟 ,不 需 要像 传 统 开 沟机 那 样走 重 复 行程 ,提 高 了开 沟施 肥 的效 率 。而 且 两侧 对 称 的结 构 使 得开 沟 机 受 力平 衡 .方 向不 易跑 偏 ,果 农操 作 更 为便 捷 ,作 业 时 能够 缓 解 刀具 的 偏磨 损 ,延 长 刀 具 使 用 寿命 。开 沟机 配 备 了齿 轮 变速 装 置 ,能 够 实现 高 、低速 两 档 速 度 的转 换 ,以适 应 不 同土 质 环境 的开 沟作 业 。此 开 沟 机械 的 研 发 和 推 广能 够将 果 农 从 繁重 的 劳动 中解 放 m来 ,并成 倍 提 高作 业 效 率 和质量 ,有 较好 的推 广前 景 。
1螺旋刀具 2锥齿轮副 3传动轴 4变速齿轮组
图 1 双侧螺旋开沟设备示意图
3 关键 部件 设计
3.1 螺 旋Leabharlann 具 参数设 计 本 文 设计 的开 沟机 主要 用于 果 冈 的开 沟 施肥 ,螺 旋 刀具 分 为
矩 形螺 旋 刀 具 和锥 形 螺旋 刀 具 ,果 同 中 常 见的施 肥 沟 型 为矩 形 ,
依 据 农 艺要 求 ,为达 到 高 产稳 产 ,果树 要 根据 长势 和 土壤 肥 力 经 常 性适 时 地 追施 化肥 和专 用 肥 。深 施 肥不 仅 能够 提 高 肥效 、 节 约 肥 料 ,还 能 够促 进 根 系 向深 处生 长 以提 高 果 树 耐旱 和 抗倒 伏 的能 力 。果 园 开 沟是 果树 深 施 肥 中必 不 可 少 的一 个 重要 环 节 ,随 着 水果 种植 业 的发 展 ,实现果 园 开沟机 械化 是 果农 的迫 切需 求 。 1 果 园开 沟机 现状
随着 我 国农 业 产 业结 构 的 优 化调 整 ,人 民生 活水 平 的提 高 , 水 果 的 种植 量 和 消 费量 不 断扩 大 ,果树 种 植业 也 成 为 了农 民致 富 的一 条 重要 渠 道 。根 据 浙 江省 农业 厅 统 计 的数 据 ,201 5g 浙 江 全 省果 园面 积 达 33.25万hm ,水 果 总 产 量740.9万 t。 其 中 柑 桔 园 面 积 更 是 达 到 l0.13万 hm ,产 量 207.8万 t。 以金 华 市 浦 江 县 为例 , 2015年全 县葡 萄种 植 达0.34万hm ,占全省 葡萄 面 积的 118(全 省 为 2.67万 hm ),大棚 设施 种植 面 积 约3 333.33hm ,喷 滴 灌 面积 达 2 666.67hm ,分 别 占98%和80%,2016年优 质鲜 葡萄 产量 达 8万t,产 值6.8亿元 。
农 业 开发 与装 备 2018年第 2期
科 技 纵 横
小型果园双侧螺旋 开沟 关键技术研究
姜 建 新 (金华市婺城区竹马乡农机管理服务站,浙江金华 321 000)
摘 要 :我 国的果 园多 在 丘 陵山 区 ,地 形 不利 于 机 器 的转 移且 开 沟 的 农 艺要 求 复 杂 (沟深 、沟 宽 >20em), 目前果 园 果树 施 肥 时 人 工 开 沟费 时 费 力 .经 济效 益 低 ,而 现 有 的开 沟 机无 法 靠 近果 树 根 部 开 沟 ,且 只能 单 侧 开沟 ,无 法很 好 满 足农 艺 要求 。针 对这 些 问 题 ,设 计 一 款小 型 果 园双 侧螺 旋 开 沟 设备 .对螺 旋 刀具 参数 和 配 套 动力 进 行 了确 认 。提 出 了以 双侧 对 称 、伸 出臂 的形式 布置 螺 旋 刀具 ,并 且 该开 沟 设 备具 有二 挡 开 沟转 速 ,能够 满 足 果 园施 肥 开 沟 的农 艺 要求 ,有 利 于改 善果 农 进 行果 园 开 沟作 业 的 劳动 条 件 , 减轻 劳动 强度 ,提 高生 产效 率 ,具备 一 定的社 会 和经 济效 益 。 关键 词 :开沟 机 ;果 同 ;关 键技 术 0 引言
浙 江 省 果 园 多为 密植 园 ,行 距 较 窄 ,冠 下 空 间有 限 ,如 葡萄 的行距 一般 为2.5~2.8m左 右 ,架 高 不超 过2.5m,而 农 艺要 求 果树 开 沟 施 肥 在 果树 根部 300~500mm左 右 。现 有 开 沟 机 的开 沟 刀盘 基 本 布 置在 开 沟 机 中心 位置 , 由于行 走 轮 和开 沟 刀 盘 的限 制 ,现 有 开 沟 机械 无 法靠 近 果树 根 部 作 业 ,很 难满 足 农 户需 求 。 同时 现 有 的 中 、小 型 开 沟机 均 为单 沟 作 业 ,且 只 能远 离 果树 根 部 开 沟施 肥 ,使 用效 果 不理 想 ,不能 满 足 农艺 开 沟施 肥 作 业 要求 。 目前 果 园开 沟 基 本处 于 人工 作业 状 态 .所 以研 发 一款 适 合 果 园开 沟作 业 机 械迫 在 眉睫 。 2 整 体组 成与 工作 原理
因 此 选 用 柱 形 螺 旋 刀 具 。 螺 旋 刀具 的螺 距 有 等 螺 距 和 变螺 距 两
种 ,变螺 距 在 1一业 环境 中使 用较 多 ,考 虑到 螺旋 叶片 成形 和 加 丁
较 为 复杂 ,为 了研 究 和制 造 的方 便 ,同 时降 低 整体 成 本 ,选 择 等
螺距 结 构 。 根据 走 访 调 查 以及查 阅相 关 文献 ,为 了满 足果 园 施 肥