山地辣椒點灌施肥器的改進

詹永發， 田應書， 吳康云， 何建文， 付文婷， 張愛民

(貴州省農業科學院 蠶業研究所， 貴州 貴陽 550006)

當前，貴州山地辣椒生產已普遍實現了地膜覆蓋栽培。合理追施肥料是辣椒生產獲得高產的關鍵環節。但貴州地貌崎嶇、地塊分散細碎，辣椒多為坡地種植，機械化水平低，加之農戶分散種植較多，不能采用大規模滴灌等設施技術，在地膜覆蓋條件下施肥是一個重要難點。據此研究人員設計了漏斗施肥、噴霧器施肥等方法，但皆不能全部解決山地辣椒追肥時遇到的問題。因此，筆者設計改進了施肥器，以供貴州辣椒覆膜種植追肥利用。

1 背負式液體施肥器的缺點

為解決辣椒種植中覆膜施肥，生產廠商開發了大量的施肥器，目前生產上應用較多的是背負式(手動、機動、重力自壓)液體施肥器。但這些施肥器仍存在以下缺點：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且不能均勻的放入土壤；三是多數施肥器沒有實現定量施肥，施肥量依賴人工計時把握，誤差較大；四是多數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，限制了其在生產上應用；五是由于當前的水溶性肥料價格相對昂貴，品種少，特別是許多水溶性肥料中養分較單一。

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，因此背負式液體施肥器使用的機會更少、范圍更窄。在實際施肥時，為了節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+有機肥等進行組合式施肥，或叫復混式施肥。而在這種施肥方式下，有些肥料難溶于水，目前生產上使用的背負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。當前，復混式施肥生產上使用傳統方法較多，即將肥料混合后用糞勺、糞罐等直接灌入土壤內，適應基肥的施用和在不覆蓋塑料地膜種植地進行追肥。

2 干肥施肥器械的缺點

為了解決背負式液體施肥器的缺陷問題，生產廠商設計了干肥的施肥器械。但這種施肥器也存在以下弱點：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；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，而提前的時間在生產上較難把握，需要有相當的專業知識，大多數農民因無專業知識培訓背景，不能精準把握最佳施肥時間，在施肥時采用看苗施肥的方法，即出現有缺肥癥狀時進行施肥。采用這種施肥方法，往往不能及時為作物提供肥料營養，造成作物減產。液體肥的施用能有效的克服這些問題，但當前的液體肥施肥器械只能滿足水溶性肥料的施用。有人設計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，不適應于少量化、精量化施肥。

3 施肥器的改進

3.1 目的

針對農業生產中地膜內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，或定量化施肥系統較復雜，操控難度大；施肥位置不夠精準多施肥于土壤表面等問題。

3.2 原理

依據攪拌能使難溶性肥料保持均勻的懸濁液狀態，液囊定檔按壓保證施肥量的原理，設計一種背負式電動攪拌液體混合肥膜內定量施肥器，實現了在地膜內難溶性肥料的液體化定量施肥。一是通過電動旋轉攪拌器攪拌，保證難溶性肥料在水里保持均勻的懸浮狀態，能順利通過施肥器管道；二是通過把手上的開關控制和按壓液囊，實現施肥液定量；三是設計了大孔徑長頭自閉式噴頭，能滿足懸浮液肥料順暢流出，同時將肥料送入較深的土層，增強施肥效果。

3.3 改進結構內容

3.3.1 桶內電動攪拌裝置 傳統的背負式液體施肥器(手動、電動、重力自壓)無安裝電動旋轉攪拌器，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，易發生沉淀，阻塞施肥管道，且肥料分布不均勻。因此，傳統的背負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。在桶底安裝電動旋轉攪拌器，在施肥時，讓混合肥料隨時保持懸濁液均勻狀態，肥料分布均勻，不易阻塞管道，能用于絕大多數肥料的施用。

3.3.2 按壓定量裝置 在把手與施肥桿間，連接1個塑料液囊，通過設置按壓檔位，可以實現定量施肥，其結構簡單，操作方便。

3.3.3 大孔徑長頭自閉式噴頭 現有自閉式噴頭噴口小，導肥針頭很短，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。改進后加大了噴頭的尺寸，能滿足懸浮液肥料順暢流出，同時設計了特殊長導肥針頭，能保證將肥料送入較深的土層，且不會發生阻塞，增強少液量施肥效果。

3.4 施肥器結構說明

3.4.1 電動攪拌畜肥桶 由圖1可見，電動攪拌畜肥桶由加肥口、貯肥箱、電動旋轉攪拌器、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力，帶動旋轉攪拌器工作，保證貯肥箱里的懸浮肥料始終處于懸浮狀態，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入施肥槍；松開閥門控制把柄，彈簧伸開，閥門關閉，畜肥桶內的肥液不能進入液囊和施肥槍，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定，在設定按壓程度與施肥量的關系后(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(封口活塞導引管、封口活塞導引管底座支架、封口活塞連桿、封口活塞、封口活塞移動受力架、封口活塞移動受力架連桿、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，底段為內徑2 cm，深15 cm的長圓筒體；中段為上口內徑2 cm，下口內徑1 cm，深5 cm的錐形筒體；末段為內徑1 cm，深10 cm和長圓筒體。末段上縱向均勻分布4個滑槽，滑槽長8 cm、寬0.3 cm，用于封口活塞移動受力架的十字形架在受力作用下移順著滑槽移動和當活塞移動到中段錐形筒內時溢出肥液。

3) 活塞系統。活塞系統包括封口活塞導引管支架、封口活塞導引管、封口活塞連桿、封口活塞、彈簧、封口活塞移動受力架連桿、封口活塞移動受力架等。封口活塞導引管支架與槍頭外殼底段內壁和封口活塞導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引管的作用，十字支架有2個，其中1個與封口活塞導引管底部封口端固定連接，與槍頭外殼底端相距2 cm，另一個支架在封口活塞導引管開口端相連；封口活塞導引管為內徑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，放入封口活塞導引管內，不用時為伸開狀態，將活塞頂壓于槍頭外殼末段筒管內，使施肥槍頭處于關閉狀態。通過按壓鉆頭，彈簧受力收縮，活塞移動至槍頭外殼中段錐形筒內，使施肥槍頭處于開放狀態。封口活塞移動受力架連桿為直徑0.5 cm，長5 cm，一端與活塞相連，另一端與封口活塞移動受力架相連的長圓柱體；封口活塞移動受力架為十字骨架的圓環，圓環內圈直徑1.5 cm，外圈直徑5 cm，起著控制施肥孔深度的作用，十字骨架中心點與封口活塞移動受力架連桿連接，十字骨架(相當于輪輻)鑲嵌于滑槽內。

4) 鉆頭。鉆頭由鉆頭筒、鉆尖和出肥孔等組成。鉆頭筒為內徑約大于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；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 效果驗證

2016-2017年在貴州省辣椒研究所品保園內進行辣椒膜內不同追肥效果試驗驗證，采用噴霧器點灌施肥節約勞動量，提高產量，改進后的施肥器因能將不溶解的沉淀肥料施入土壤，不浪費肥料，施肥量得到了保證，肥料分布均勻，又能實現精確定量定位施肥，因此效果更好。