文/

現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

文/馮明華，陳 偉

近年來，我國的果樹設(shè)施栽培技術(shù)取得了很大進(jìn)步，但相比發(fā)達(dá)國家仍存在一定差距，主要表現(xiàn)為多種設(shè)備不成體系，自動控制設(shè)備不配套，機(jī)械化作業(yè)水平低，人工勞動效率低，工作環(huán)境可控性差。盡管國家加大對農(nóng)業(yè)的投入，但設(shè)施生產(chǎn)裝備仍是當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)中的薄弱環(huán)節(jié)，嚴(yán)重制約了果樹產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，必需建立節(jié)本、優(yōu)質(zhì)、安全、高效的現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)，提高果園生產(chǎn)效率和效益。

一、現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)的產(chǎn)生

回應(yīng)現(xiàn)代果園高產(chǎn)技術(shù)的要求。一是施肥種類的要求?，F(xiàn)代果園要達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的，應(yīng)施用高效液態(tài)有機(jī)肥為主，占全年施肥總量的80%左右，同步配合施用液態(tài)化肥及微量元素，占20%左右，一般幼齡果樹每年施肥10次以上，成年果樹每年施肥4～7次。二是施肥范圍的要求。施肥深度應(yīng)在10～40 cm，以確保肥液擴(kuò)散到果樹根系吸收層，保證果樹豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的營養(yǎng)需求，施肥寬度應(yīng)掌握在樹冠滴水線范圍的吸收根集中區(qū)。三是生長發(fā)育的要求。果樹各階段的生長發(fā)育指標(biāo)必須長期保持在適宜范圍，如土壤濕度、酸堿度、病蟲害數(shù)量等，一旦高于極限就會對果樹造成危害，影響品質(zhì)和產(chǎn)量，要做到事前預(yù)防和監(jiān)測，并能及時(shí)調(diào)節(jié)。四是綠色生產(chǎn)的要求。綠色食品生產(chǎn)對農(nóng)藥、除草劑、機(jī)械設(shè)備等農(nóng)資的使用都有限制，要求使用清潔能源，而人工除草、修剪等費(fèi)時(shí)費(fèi)工，采用內(nèi)燃機(jī)又有大量尾氣排放。因此，根據(jù)果樹生長發(fā)育規(guī)律和生產(chǎn)特點(diǎn)，研發(fā)一套高效實(shí)用的綜合設(shè)備和實(shí)用配套技術(shù)運(yùn)用于現(xiàn)代果園，才是長久發(fā)展之計(jì)。

解決現(xiàn)代果園的技術(shù)瓶頸。一是解決傳統(tǒng)施肥不到位的問題。傳統(tǒng)施肥無法滲透到土壤深層，即使是采用挖溝打孔深埋，也不能過于頻繁開挖，否則將嚴(yán)重?fù)p傷果樹根系。表面施肥的結(jié)果是造成吸收根系上浮，淺層分布，表層土壤含水量極不穩(wěn)定，果樹耐旱性差，進(jìn)而影響其正常生長發(fā)育。二是解決果園土壤通透性的問題。果園種植多年后土壤板結(jié)，孔隙度降低，含氧量降低，微生物活動減少，有機(jī)質(zhì)難以分解和有效擴(kuò)散。要使果樹吸收根系向深處發(fā)展，在不破壞根系前提下松土是最大的技術(shù)障礙。三是解決果園成本與效益的問題?，F(xiàn)有的技術(shù)條件下每增加一項(xiàng)管理措施，都可能導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，單一的新技術(shù)并不能帶來實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)量提高和品質(zhì)提升，當(dāng)勞動力與提高產(chǎn)量之間、機(jī)械設(shè)施與保持品質(zhì)之間的矛盾無法解決時(shí)，實(shí)施精細(xì)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與投入就不成比例，從而制約了果園新技術(shù)推廣應(yīng)用。

二、現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)概念、組成及特點(diǎn)

現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)概念?，F(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)，按照現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，運(yùn)用液壓和氣壓控制原理及機(jī)械化技術(shù)，建立集灌溉、施肥、噴藥、修剪、采摘、開溝、松土等多功能于一體的綜合作業(yè)系統(tǒng)，實(shí)施對果園的日常管理工作。以中央控制系統(tǒng)為核心，對果園分區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測果樹生長發(fā)育所需的土壤、環(huán)境條件，進(jìn)行精準(zhǔn)處理，從而達(dá)到節(jié)水、節(jié)肥、省藥、省力、高產(chǎn)、高效的目的，是對傳統(tǒng)果園管理全面升級的一項(xiàng)革命性綜合技術(shù)。

現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)構(gòu)成。一是水源保障系統(tǒng)，由河、湖、堰、庫、塘、池及提水設(shè)施設(shè)備組成。二是配兌配置系統(tǒng)，由藥、肥配兌池、儲液池、有機(jī)肥和復(fù)合肥預(yù)處理池組成。三是增壓動力系統(tǒng)，由液相動力機(jī)、二級壓力氣相動力機(jī)、預(yù)充式恒壓器組成。四是管網(wǎng)輸送系統(tǒng)，由管線、控制閥門組成。五是操作終端設(shè)備，由施肥槍、施藥槍、修枝剪、割草機(jī)等專用工具組成。

現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)。一是標(biāo)靶式導(dǎo)入技術(shù)。根據(jù)不同果樹種類和生育期實(shí)施精確營養(yǎng)配比，利用高壓能量驅(qū)動施肥槍直接將肥、水、藥壓注到土層20～60 cm，肥、水?dāng)U散直達(dá)果樹根系，實(shí)現(xiàn)果樹立體施肥與養(yǎng)分高效利用，減少水肥揮發(fā)損失，利用率提高40%～60%。雨季也能正常作業(yè)，不會導(dǎo)致肥液流失。地面覆蓋栽培果園不影響肥水施用，且效果更好。高壓施肥不僅可以深施，還可以疏松土壤，增加土壤孔隙度，實(shí)現(xiàn)長期免耕。土壤高壓施藥殺滅地下病蟲害，其用藥量小、藥效期長、效果好。二是超細(xì)霧化噴藥技術(shù)。在超高壓狀態(tài)下，藥、肥液在高壓下形成霧狀，覆蓋面大，噴灑后極其均勻地附著在植物莖葉表面，最終形成藥肥液膜，有效率提高3～5倍。由于藥肥霧初始速度高，誘導(dǎo)空氣定向流動，即使有密集葉片也能輕易穿透全覆蓋，實(shí)現(xiàn)單邊作業(yè)，多面有效，無需多方向反復(fù)噴灑，大大提高了效率，降低勞動強(qiáng)度。噴施的藥肥液雖然速度高但粒徑非常小，所以作用在嫩葉面的沖擊動能總量小，保證了高效噴灑對作物無機(jī)械損傷。三是空氣動力集成技術(shù)。通過輸送管網(wǎng)將高壓氣能傳遞到各個(gè)作業(yè)區(qū)域，形成氣動工作場，任何位置均可以直接進(jìn)行全能機(jī)械化作業(yè)。采用氣動枝剪、鋸等對果樹進(jìn)行修枝整形；利用氣動機(jī)械進(jìn)行種植坑的機(jī)械旋挖；對干粉劑類的藥肥直接噴射施用，效果好速度快；合理使用氣動設(shè)備，可以進(jìn)行土地整理，破碎巖石、開鑿坡壁，氣動松土，改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤含氧量，提高土壤通透性，改善土壤環(huán)境；采用動力升降平臺，可以實(shí)現(xiàn)果實(shí)采摘、包裝，以及就地裝車轉(zhuǎn)運(yùn)。四是超遠(yuǎn)距液態(tài)物料輸控技術(shù)。采用強(qiáng)度高、流體阻力小的特殊壓力管和閥控系統(tǒng)等管線機(jī)械，大范圍鋪設(shè)，超遠(yuǎn)距離輸送液態(tài)物料，傳送量大，只要一處充足的水源，建一座機(jī)房，就可滿足幾十到幾千畝，甚至上萬畝的果園生產(chǎn)所需。采用氣動和液動雙相動力源，每次施藥、施肥徹底，施后管內(nèi)無殘留，不浪費(fèi)，又能快速實(shí)現(xiàn)藥、肥的轉(zhuǎn)換，使用方便靈活。管線可深埋、可裸露、可架空，沿地邊界坎溝固定，對園地其他作業(yè)或交通不會造成影響。

現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)操作方法。一是終端設(shè)備覆蓋每個(gè)區(qū)塊。將規(guī)模果園按地形地貌劃分為若干作業(yè)單元，每個(gè)單元預(yù)留若干終端閥門，終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)半徑50 m，保證果園無死角、全覆蓋。二是施肥。根據(jù)生產(chǎn)要求將腐熟有機(jī)肥過濾液、化肥以及微量元素等按比例投加到配兌池，注水并開啟氣動力攪拌器，當(dāng)肥料全部溶解或混合均勻后，放入儲備池待用。調(diào)節(jié)液力輸送壓力值并鎖定，開啟對應(yīng)單元，田間操作人員采用施肥槍進(jìn)行壓注定量施肥。當(dāng)一個(gè)單元完成后，切換另一單元繼續(xù)操作。管內(nèi)殘留肥液由機(jī)房操作人員通過氣相動力將肥液返回儲備池或由田間操作人員直接使用到果園。三是施藥。操作過程類似施肥，只是將肥料換成農(nóng)藥。四是氣動修枝整形。將中央控制系統(tǒng)切換為純氣動力輸送模式，整個(gè)管網(wǎng)覆蓋區(qū)域可同時(shí)實(shí)施氣動修枝、氣動除草、氣動采摘、氣動松土增氧以及其他農(nóng)事操作。五是注意事項(xiàng)。即注意選用水性好、不溶性雜質(zhì)含量低于0.5%的化肥，如復(fù)合肥，而雞糞、豬糞、牛糞等有機(jī)肥，必需經(jīng)過腐熟后取其上層清液使用；注意濃度控制，防止?jié)舛忍摺白苽比~片或根系，可以測定肥液或噴頭出口肥液的電導(dǎo)率，安全范圍為1.0～3.0 ms/cm，或者水溶性肥稀釋400～1 000倍噴施。

三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及優(yōu)點(diǎn)

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)已獲實(shí)用新型專利（證書號：ZL201620471167.0）。以每667 m2計(jì)，可節(jié)約成本599元，包括節(jié)肥70%，節(jié)約投入290元；節(jié)水達(dá)到60%，節(jié)水100 m3；減少農(nóng)藥用量30%，節(jié)約9元左右；節(jié)省勞力70%，節(jié)約300元。

優(yōu)點(diǎn)。一是節(jié)水?，F(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)的水肥藥一體化技術(shù)可減少水分的滲漏和蒸發(fā)，每667 m2節(jié)水100 m3，節(jié)水率為60%，提高水分利用率。二是節(jié)肥。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效施肥、精準(zhǔn)施肥和集中施肥，減少了肥料揮發(fā)和流失，以及養(yǎng)分過剩造成的損失，具有施肥簡便、供肥及時(shí)、作物易于吸收、提高肥料利用率等優(yōu)點(diǎn)。在作物產(chǎn)量相近或相同的情況下，現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)的水肥一體化與傳統(tǒng)技術(shù)施肥相比節(jié)省化肥70%，利用率提高5%以上。三是省工。農(nóng)業(yè)大田生產(chǎn)勞動強(qiáng)度大，該系統(tǒng)的推廣使用可以節(jié)省勞力70%，減輕了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作強(qiáng)度，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。四是減輕病蟲害發(fā)生?？諝鉂穸鹊慕档?，在很大程度上抑制了作物病害的發(fā)生，減少了農(nóng)藥的投入和防治病蟲害的勞力投入，每667 m2農(nóng)藥用量減少30%。五是增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)，提高了經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)可以做到為各種植物的不同生長期提供所需的各種養(yǎng)分，避免各種元素之間的拮抗反應(yīng)，達(dá)到各種元素的均衡供應(yīng)，增強(qiáng)作物抵御不良環(huán)境的能力，顯著增加產(chǎn)量和提高品質(zhì)，果園一般增產(chǎn)15%～24%，其他作物增產(chǎn)17%～28%。通過使用該系統(tǒng)，每667 m2果園節(jié)省投入800～1 600元，增產(chǎn)增收600～1 200元，增收節(jié)支可達(dá) 1 400～2 800元。

四、推廣應(yīng)用及效益情況

目前，現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)累計(jì)推廣應(yīng)用面積超過6 000 hm2。其中在四川省武勝縣的白坪、飛龍、三溪、中心、鳴鐘等地建有示范推廣基地累計(jì)0.26萬hm2，在四川省渠縣、蒼溪縣、廣安區(qū)、仁壽縣、富順縣、宜賓等地果園推廣0.18萬hm2，在重慶市的忠縣、長壽縣、墊江、開州、武隆、云陽、綦江、北碚等地推廣超過0.17萬hm2，在大連推廣200 hm2，各地平均每667 m2增收節(jié)支2 000元以上。

【導(dǎo)讀】現(xiàn)代果園多功能系統(tǒng)集灌溉、施肥、噴藥、修剪、采摘、開溝、松土等功能于一體，通過對果樹生長發(fā)育所需的土壤、環(huán)境條件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和精準(zhǔn)調(diào)控，達(dá)到節(jié)水、節(jié)肥、省藥、省力、高產(chǎn)、高效的生產(chǎn)目的。如何對傳統(tǒng)果園管理進(jìn)行技術(shù)升級，四川省武勝縣的果園多功能系統(tǒng)的應(yīng)用無疑是非常有益的嘗試。

四川省武勝縣農(nóng)業(yè)局（638400）

馮明華（1963—），男，農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail:wsxx12@126.com

陳 偉（1965—），男，高級農(nóng)藝師，從事果樹技術(shù)指導(dǎo)工作。Email:303292286@qq.com

2017-09-27

特約編輯：艾 華