果園施肥裝備的排肥器研究現狀與展望

吳逸騰，楊英正，陰振華，李 慶

（福建農林大學，福建 福州 850003）

我國地廣人多，果樹種植規模龐大[1]，我國果園仍存在勞動力缺乏、相關裝備研發較少等問題，致使水果低產、晚產造成經濟損失。果園施肥裝備便開始大量被研發并投入使用，開始實現果園的高效施肥。果園施肥裝備可解放大量勞動力，工作效率逐漸提高的同時降低人工成本。果園施肥裝備的核心部件為排肥器，其設計與優化將決定了果園施肥裝備的工作性能與效率。本文研討果園施肥裝備排肥器的研究現狀及未來發展趨勢，對未來的研究具有指導意義。

1 排肥器的分類

1.1 螺旋式排肥器

2017年，田野等[2]結合當前果園施肥的現狀，針對施肥裝備的局限性大等問題，進行了多次實驗與改進，設計了2FH-1.2型果園施肥裝備。

該施肥裝備由機架結構、動力及變速控制系統、旋耕工作系統、可控排肥系統、雙圓盤開溝器控制系統、覆土板等組成，結構見圖1。

圖1 2FH-1.2型果園施肥機結構圖Fig.1 2FH-1.2 type orchard fertilizer applicator structure diagram

該機械裝備的排肥器的送料攪齒軸轉動進行均勻施肥，大大改良傳統螺旋式排肥器施肥均勻性差、施肥效率低等問題。排肥系統根據不同的需求調節檔位，完成精準定量施肥。通過操縱手把拉動拉線以控制出料口的開關，為了避免操作手把的逆反而導致肥料浪費，該團隊研發了止逆器，有效解決這一問題。

1.2 攪龍式排肥器

劉方平等[3]根據中國山區果園施肥自動化程度較差和農民施肥能力差的實際情況，研發出一個系統完整的果園自動化開溝施肥機械裝備。

該機械由開溝式部件、排肥部分、覆土部分和夯土部分等構成。肥箱附在機架上，下部連接到排肥筒，并在二者之間安裝排肥護料擋板。施肥裝置包括肥料箱、傳動機構、強制排肥機構，結構見圖2。

圖3 螺旋與外槽輪相結合式排肥器Fig.3 Combined screw and outer groove wheel fertilizer dispenser

帶傳動機構與夯土輪軸相連接，該設計可使肥料自然滑落至攪龍槽，槽內安裝了相對布置在排料筒二端的攪龍結構，且轉動方向相反，肥料在攪龍攪動下排出。夯土車輪則通過皮帶的傳動方式給攪龍結構供給動能，攪龍的旋轉速率則由該機械的運動行進速率控制，根據不同的帶輪傳動功率，所產生的施肥量大不相同。

1.3 螺旋與外槽輪相結合式排肥器

王志強等[4]針對果園施肥勞動力需求大、施肥效率低等問題，設計了一種以履帶拖拉機帶動的偏置式果園施肥機械裝備。

該機械裝備由機架、傳動箱、排肥裝置、開溝裝置、攪拌裝置和回填裝置組成。通過鏈條傳動使拖拉機的動力傳至有機肥排肥器與化肥排肥器，使其作業，完成精準排肥。根據播種機排肥機構的特點與應用范圍[5]，結合當今施肥現狀得出：有機肥的施肥量不宜過多，否則易發生堵塞等問題。為防止排肥不順導致堵塞，故采用螺旋輸送式排肥器施有機肥，并在有機肥肥箱中裝載齒桿式旋轉攪拌器，化肥則采用外槽輪式排肥器，最后由螺栓連接固定于肥箱下方，排肥器結構見圖4。在作業過程中，動力分兩路輸送，一路輸送至有機肥排肥器，促進有機肥排肥工作，另一路傳輸至化肥排肥器，完成化肥排肥作業。

圖4 槽輪與阻塞輪組合爆炸圖Fig.4 Combination of slot wheel and blocking wheel explosion diagram

1.4 改進外槽輪式排肥器

李德言[6]為解決傳統外槽輪式排肥器在使用過程中槽輪與阻塞輪存在相互干涉影響排肥精度等問題，對現有的外槽輪式排肥器改進設計，軸向固定槽輪與阻塞輪，使槽輪與阻塞輪之間無間隙，但槽輪與阻塞輪徑向上保持獨立。該排肥器組合爆炸圖見圖5。

順著軸向在柱形底面上設計一個延長段，在延長段外端設置堵塞輪，其一端側面連接了一個槽輪圓柱，在相對端設置了一條阻圈以控制堵塞輪的軸向運動，這樣堵塞輪就能圍繞著槽輪延伸段轉動。軸向固定槽輪與阻塞輪雖，但可以做周向轉動。這樣既解決了傳統外槽輪式排肥器間隙易進入化肥小顆粒等問題，又不影響最終的排肥精度。大大優化了排肥性能，并可更加精確的控制施肥量。

該外槽輪式排肥器對傳統排肥器進行了細節上的改進，對解決傳統排肥器的現存問題起顯著的作用，為我國果園的施肥機械裝備的薄弱之處進行了完善，并為我國果園施肥機械裝備的排肥器提供了研究方向。

2 未來發展趨勢

隨著開溝施肥機械裝備的不斷發展，改善排肥器的性能，提高其工作效率，減少能源浪費，是今后果園開溝施肥機械裝備的重要發展方向[7]。目前果園排肥器的設計均在某地區地形特點下進行，使用環境單一，隨著果園標準化推進，排肥器的兼容性、適用性與環境適應性也將成為一大重要發展趨勢[8]。在科學技術發展下，舊材料與傳統工藝將逐漸被取代，新結構、新材料、新工藝將應用于果園開溝施肥裝備。并且在果物需求增大背景下，施肥裝備的施肥自動化，智能化也將逐步展開研究并推廣使用。

3 總結與展望

通過上述國內排肥器的研究發現：目前國內的排肥器具有工作效率高，肥料浪費少等優點，且對自動化技術進行充分學習利用。部分發達地區果業已引入智能化，精準化技術，果園施肥機械裝備排肥器的功能也應日趨完善。對果園施肥裝備排肥器發展現狀進行研討以便于其優化設計與進一步探究，有利于更進一步的優化我國果園的施肥效率。