朱春燕，范良俊，范 濤，顧小小

（上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，上海 201106）

0 引言

根據(jù)《上海市推進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案（2021-2025 年）》和《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的實(shí)施意見》（國(guó)發(fā)〔2018〕42 號(hào)）相關(guān)目標(biāo)任務(wù)，到2025 年上海要建成5～8個(gè)林果機(jī)械化生產(chǎn)示范基地，機(jī)械化率達(dá)到60%。作為果園生產(chǎn)中持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、耗費(fèi)人力大的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，施肥對(duì)果樹生長(zhǎng)的重要性是不言而喻的，施肥質(zhì)量的好壞決定了果品的質(zhì)量和產(chǎn)量。為提升果園生產(chǎn)效果，提高果品品質(zhì)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展，上海積極改造老果園，進(jìn)行果園省力化種植模式應(yīng)用推廣，優(yōu)化園地布局和樹體結(jié)構(gòu)[1]，同時(shí)引進(jìn)國(guó)外、國(guó)內(nèi)其他省市先進(jìn)果園機(jī)械，大力推進(jìn)果樹機(jī)械化發(fā)展。

1 上海地區(qū)果園現(xiàn)狀

1.1 栽種規(guī)模

上海地產(chǎn)瓜果產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近40 年的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)面積趨于穩(wěn)定，布局結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，區(qū)域特色漸具規(guī)模。截止到2021 年底，上海果園種植面積18.61 萬(wàn)畝（1 畝=0.0667 hm2）。桃、梨是上海主栽果樹，主要分布于奉賢、浦東、金山、松江等區(qū)，其栽種面積合計(jì)達(dá)8.53 萬(wàn)畝，占比45.8%。

近年來(lái)，隨著栽培技術(shù)的不斷改進(jìn)，上海地區(qū)果品品質(zhì)不斷提升,衍生出多個(gè)深受百姓喜愛的地產(chǎn)品牌產(chǎn)品，如梨家族“早生新水”“翠冠”，桃家族“皇母”“錦繡”“蜜露”等，品牌效應(yīng)逐步顯現(xiàn)，效益穩(wěn)步提高。

1.2 種植模式

當(dāng)前，上海果園正經(jīng)歷從傳統(tǒng)開心形種植模式向?qū)捫忻苤彩×耘喾N植模式轉(zhuǎn)型的階段。傳統(tǒng)的種植模式采用開心形樹形，樹形特點(diǎn)是有3 個(gè)主枝，主枝間夾角120°，主枝與主干間夾角60°，長(zhǎng)成后樹冠張開較大。寬行密植省力化栽培種植模式采用正Y 形（桃）或主干形樹形（梨），正Y 形樹形特點(diǎn)是有2 個(gè)主枝、反向延伸，主枝與主干形成Y字形狀，主枝與主干之間的夾角在45°～60°之間；而主干形樹體上只有1 個(gè)主干作為中心主枝，留有5～7 個(gè)主枝向四周生長(zhǎng)。

不同樹形適宜不同的園地布局。開心形樹形由于其樹冠較大，栽種時(shí)株行距定為4.0 m×5.0 m，當(dāng)對(duì)主干形進(jìn)行整形時(shí)，一般株行距可調(diào)整為2.5 m×4.0 m。正Y 形或主干形樹形更具有扁平型，一般株行距定為2.5 m×5.0 m、2.0 m×4.0 m 或1.5 m×5.0 m。果園在實(shí)際生產(chǎn)過程中，會(huì)通過調(diào)整株行距、縮小行距或株距尺寸、增加栽種株樹等，提高早期產(chǎn)量。

2 上海地區(qū)果園施肥技術(shù)要求

2.1 施肥方式

果園施肥方式主要有土壤施肥、水肥一體化、葉面噴施、注射施肥4 種類型。根據(jù)施肥原理的不同，可以分為葉面噴施、注射施肥、土壤施肥、水肥一體化、草肥覆蓋5 種類型，其中，土壤施肥是將肥料施入土壤中由果樹的根系從土壤中吸收，有撒施、溝施、穴施3 種方法。

上海地區(qū)果園施肥主要分為基肥與追肥2 個(gè)部分，多以土壤施肥形式實(shí)現(xiàn)?；适┯脮r(shí)間跨度大，開始于初秋9 月，持續(xù)到次年1 月，因此也稱為秋施基肥。秋施基肥是果樹施肥種類中重要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，主要指有機(jī)肥的撒施，通過深施入土，為樹體提供養(yǎng)分，給土壤培肥地力，同時(shí)完成栽培地面的疏松、保水保肥以及果樹新根促發(fā)。通常每畝果園基肥施肥量為1～2 t。基肥施用最大的特點(diǎn)是深施、量大，通過土壤深翻進(jìn)行施入，是典型的土壤施肥。上海地區(qū)果園一般采用開溝施肥的方式，即在果樹樹冠投影處開一定寬度、深度的條溝，施入肥料，一般用于較大行距和株距的成年樹果園。此種方式可以使肥料與土壤充分接觸，改良土壤的耕作層，切斷果樹深處根系，促使果樹新根系發(fā)生；肥料深施還可以引根下扎，穩(wěn)固樹勢(shì)。秋施基肥通常是先挖溝，再將肥料撒施于溝中，最后土壤回填溝平。

與基肥不同，追肥的特點(diǎn)是靈活，根據(jù)果樹在不同時(shí)期表現(xiàn)出來(lái)的生長(zhǎng)特點(diǎn)，有針對(duì)性地進(jìn)行專用肥料的補(bǔ)給。追肥的主要目的是補(bǔ)充基肥的不足，滿足果樹不同生長(zhǎng)階段多樣的營(yíng)養(yǎng)需求。追肥方式多樣，有土壤施肥、水肥一體化、葉面噴施等，土壤施肥可通過撒肥或埋肥完成。撒肥是將肥料撒于地表，配合淺翻和灌溉，一般用于根系布滿整個(gè)地表的密植果園[2-3]。埋肥則是在果樹附近挖坑，將肥料埋入即可。埋肥方式多由機(jī)具完成挖坑，人工撒施完成肥料埋施。

2.2 肥料種類

果園施用的肥料分為有機(jī)肥料、化學(xué)肥料和其他肥料，以有機(jī)肥料為主，其施肥量可以占到總施肥量80%以上。

有機(jī)肥料主要由餅肥、經(jīng)腐熟的畜禽糞肥、土雜肥、作物秸桿等組成，化學(xué)肥料主要指氮、磷、鉀三要素肥料以及微量元素肥料和復(fù)混肥等，其它肥料是指微生物肥料及葉面肥料。

3 上海地區(qū)果園施肥機(jī)械種類及使用情況

在秋施基肥時(shí)間段，實(shí)地調(diào)研上海奉賢地區(qū)桃、梨果園種植基地，發(fā)現(xiàn)不同形式的果園采用不同的施肥方式。未改造的老果園通常是開心形種植模式，果園機(jī)械作業(yè)空間小，所以秋季施肥采用環(huán)狀溝方式，圍繞果樹四周人工挖環(huán)裝溝進(jìn)行施肥；而改造好的新果園多為寬行密植省力化栽培種植模式，果樹行距大、株距小，機(jī)械作業(yè)空間充分，一般采用開溝機(jī)械或是專用開溝施肥進(jìn)行條狀開溝作業(yè)完成施肥。

3.1 施肥機(jī)械種類

當(dāng)下，國(guó)外的果園施肥機(jī)械主要有液態(tài)施肥機(jī)、鏈?zhǔn)绞┓蕶C(jī)、圓盤撒肥機(jī)和犁式施肥機(jī)[4]。施肥機(jī)械的發(fā)展很大程度上依賴于開溝機(jī)的發(fā)展，形成了以鏈?zhǔn)介_溝機(jī)、圓盤銑刀式開溝機(jī)和螺旋式開溝機(jī)為主，其他類型為輔的發(fā)展模式[5]。美國(guó)VERMEER公司生產(chǎn)的RT450 鏈?zhǔn)介_溝機(jī)，采用靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，作業(yè)深度150 cm，作業(yè)寬度15～30 cm，能夠適應(yīng)多種田地且對(duì)大面積的果樹種植有良好的開溝施肥效果[6]。意大利DMR-65 單圓盤旋轉(zhuǎn)開溝機(jī)，拖拉機(jī)提供動(dòng)力輸出，開溝深度105 cm，圓盤銑刀式開溝機(jī)開溝阻力小、作業(yè)效率高，被大量使用在果樹開溝施肥工作中。日本的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平相對(duì)較高，針對(duì)小規(guī)模地塊種植的特點(diǎn)，研制的機(jī)具以小型化為主，LT-800 鏈?zhǔn)介_溝機(jī)，配套動(dòng)力3.8 kW，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，能夠在丘陵山區(qū)果園低矮狹窄環(huán)境中作業(yè)，最大開溝深度80 cm、寬度27 cm[7]。

目前，國(guó)內(nèi)果園施肥機(jī)械主要有螺旋施肥機(jī)、鏈?zhǔn)介_溝施肥機(jī)、圓盤開溝施肥機(jī)、立式破土施肥機(jī)和振動(dòng)施肥機(jī)等。國(guó)內(nèi)施肥機(jī)械發(fā)展起步較晚，早期應(yīng)用主要以引進(jìn)為主，在國(guó)外研究的基礎(chǔ)上改進(jìn)以適合我國(guó)果園生產(chǎn)作業(yè)。近年來(lái)，我國(guó)水果產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了企業(yè)高校、科研院所等對(duì)果園施肥機(jī)械的研究，研制出了多種機(jī)型，取得了一定的效果。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)和高密市益豐機(jī)械公司[8]聯(lián)合研制的開溝施肥攪拌回填機(jī)，具有土肥混合功能，采用圓盤刀開溝形式，利用絞龍將攪拌過的土壤和肥料填入溝中，提高了肥料利用率。石河子大學(xué)畢新勝[9]研發(fā)的集開溝、施肥、覆土多功能于一體的開溝施肥機(jī)，由拖拉機(jī)提供輸出動(dòng)力，作業(yè)前調(diào)整好開溝參數(shù)，作業(yè)過程中通過調(diào)整施肥馬達(dá)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)肥量調(diào)控[9]。浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院祝勇仁[10]設(shè)計(jì)的果園開溝深施肥機(jī)，由大中型柴油機(jī)提供動(dòng)力，可以完成開溝、施肥、覆土等多項(xiàng)作業(yè)。該機(jī)具有溝型規(guī)范、拋土均勻、回土平整、開溝等優(yōu)點(diǎn)，可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提升作業(yè)效率。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張平平[11]研制的果樹土肥攪拌精量控制施肥機(jī)，拖拉機(jī)提供輸出動(dòng)力，采用鏈?zhǔn)介_溝刀，通過步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制排肥量，實(shí)現(xiàn)精量施肥，可一次性完成開溝、施肥和覆土。

雖然市場(chǎng)上的施肥機(jī)械種類豐富，但是仍然缺乏穩(wěn)定、可靠且適用于寬行密植栽培模式的施肥機(jī)械。

3.2 作業(yè)效果

果園開溝施肥的作業(yè)工藝流程為：開溝→溝內(nèi)排肥→覆土→鎮(zhèn)壓。根據(jù)不同的開溝形式，開溝施肥又分為環(huán)狀溝施、條狀溝施和放射狀溝施3種[12-17]。

開溝施肥的特點(diǎn)是施肥深度大（≥30 cm），近根排肥易于果樹吸收且施肥相對(duì)集中，有少施高效的優(yōu)點(diǎn)，除此之外，開溝施肥還具有松土和修剪根系的作用，能促進(jìn)樹體生長(zhǎng)和改良果園土壤水分狀況，提高葉片的凈光合速率和增加光合產(chǎn)物積累、提高果樹的花量、產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)。下文以益豐2F-30B 型自走式多功能施肥機(jī)為例進(jìn)行說明。

益豐2F-30B 型自走式多功能施肥機(jī)配套動(dòng)力23.8 kW，全齒輪傳動(dòng)；采用橡膠履帶底盤，行走時(shí)直線性和通過性較好，可原地轉(zhuǎn)彎；整機(jī)（肥箱空載）質(zhì)量750 kg，肥箱內(nèi)配蛟龍機(jī)構(gòu)，施肥深度20～35 cm，作業(yè)速度550～820 m/h（沙壤土550～2 000 m/h），具有開溝、施肥、覆土功能。作業(yè)時(shí)，手動(dòng)將肥料加入肥箱，調(diào)整出肥口；啟動(dòng)機(jī)器，圓盤式開溝器入土進(jìn)行開溝，蛟龍機(jī)構(gòu)作業(yè)完成攪肥和排肥，刮板完成覆土作業(yè)；作業(yè)后，所開溝內(nèi)有肥料、溝上有土，基本滿足果園施肥基本要求，1 次作業(yè)完成3 道作業(yè)工序。

4 問題分析

通過觀察多款果園施肥機(jī)械現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，發(fā)現(xiàn)上海地區(qū)現(xiàn)用施肥機(jī)械在果園使用中存在一定的不適應(yīng)性，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）開溝深度不夠。桃、梨農(nóng)藝生產(chǎn)師表示，上海地區(qū)桃樹、梨樹，如奉賢黃桃、莊行蜜梨等品種，最優(yōu)開溝深度為35～45 cm，但目前的施肥機(jī)械在實(shí)際作業(yè)時(shí)達(dá)不到最優(yōu)深度。

2）施肥點(diǎn)位置可調(diào)空間小?；厮玫氖┓蕶C(jī)械雖然機(jī)型小，但開溝部件在整機(jī)正中靠后位置，對(duì)于樹冠較小的果樹，無(wú)法保證施肥點(diǎn)的準(zhǔn)確性。

3）肥箱較小。對(duì)于秋施基肥，目前的肥箱只能支撐十幾棵果樹的施肥量，完成整行果樹施肥需要多次加肥，并且加肥時(shí)通常需要2 人完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力?，F(xiàn)有施肥機(jī)械需要頻繁加肥使得果園基地將開溝施肥機(jī)械僅當(dāng)作開溝機(jī)使用，人工完成施肥覆土作業(yè)，降低施肥機(jī)械使用率。

4）履帶底盤可靠性低。果樹栽種處有一定高度的壟坡，施肥機(jī)作業(yè)時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩側(cè)輪胎不在同一高度的情況，導(dǎo)致作業(yè)時(shí)履帶脫落。

5）覆土回填困難。后懸掛開溝施肥機(jī)在壟上作業(yè)不平穩(wěn)，且作業(yè)時(shí)會(huì)碰到果樹枝丫，覆土回填困難。

5 建議與對(duì)策

通過對(duì)上海地區(qū)桃、梨果園施肥技術(shù)要求及施肥機(jī)械的調(diào)研，根據(jù)上海果園施肥作業(yè)實(shí)際需求，提出如下建議對(duì)策。

1）加大開溝深度。優(yōu)化開溝器結(jié)構(gòu)，通過升降系統(tǒng)控制開溝器，調(diào)節(jié)開溝作業(yè)角度，擴(kuò)大開溝深度調(diào)節(jié)范圍。

2）優(yōu)化開溝器安裝位置。開溝器側(cè)邊安裝，解除開溝器與整機(jī)底盤的位置相連性。根據(jù)樹體大小，提高開溝施肥位置的精準(zhǔn)性，將肥料真正“喂到”果樹嘴邊，提高施肥效果。

3）設(shè)計(jì)大容量肥箱。對(duì)施肥機(jī)合理布局，盡量擴(kuò)大肥箱尺寸，亦或設(shè)計(jì)分體式肥箱，適用更多果園。

4）設(shè)計(jì)低履帶底盤。設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠的橡膠履帶底盤，適應(yīng)果園復(fù)雜的作業(yè)地形。

5）增配載肥小車。設(shè)計(jì)自走式載肥小車，通過施肥機(jī)肥箱處的重量傳感器發(fā)出加肥信號(hào)，載肥小車到點(diǎn)到位進(jìn)行加肥。

另外，考慮到未來(lái)智慧果園的前提是果園生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)智能化，因此施肥環(huán)節(jié)的智能化可從行走、上肥、自動(dòng)調(diào)節(jié)等作業(yè)環(huán)節(jié)切入。