詹永發(fā)， 田應(yīng)書， 吳康云， 何建文， 付文婷， 張愛民

(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蠶業(yè)研究所， 貴州 貴陽 550006)

當(dāng)前，貴州山地辣椒生產(chǎn)已普遍實(shí)現(xiàn)了地膜覆蓋栽培。合理追施肥料是辣椒生產(chǎn)獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但貴州地貌崎嶇、地塊分散細(xì)碎，辣椒多為坡地種植，機(jī)械化水平低，加之農(nóng)戶分散種植較多，不能采用大規(guī)模滴灌等設(shè)施技術(shù)，在地膜覆蓋條件下施肥是一個(gè)重要難點(diǎn)。據(jù)此研究人員設(shè)計(jì)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(shí)遇到的問題。因此，筆者設(shè)計(jì)改進(jìn)了施肥器，以供貴州辣椒覆膜種植追肥利用。

1 背負(fù)式液體施肥器的缺點(diǎn)

為解決辣椒種植中覆膜施肥，生產(chǎn)廠商開發(fā)了大量的施肥器，目前生產(chǎn)上應(yīng)用較多的是背負(fù)式(手動、機(jī)動、重力自壓)液體施肥器。但這些施肥器仍存在以下缺點(diǎn)：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(fèi)且不能均勻的放入土壤；三是多數(shù)施肥器沒有實(shí)現(xiàn)定量施肥，施肥量依賴人工計(jì)時(shí)把握，誤差較大；四是多數(shù)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(chǎn)上應(yīng)用；五是由于當(dāng)前的水溶性肥料價(jià)格相對昂貴，品種少，特別是許多水溶性肥料中養(yǎng)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(fù)式液體施肥器使用的機(jī)會更少、范圍更窄。在實(shí)際施肥時(shí)，為了節(jié)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(jī)肥等進(jìn)行組合式施肥，或叫復(fù)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(chǎn)上使用的背負(fù)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(dāng)前，復(fù)混式施肥生產(chǎn)上使用傳統(tǒng)方法較多，即將肥料混合后用糞勺、糞罐等直接灌入土壤內(nèi)，適應(yīng)基肥的施用和在不覆蓋塑料地膜種植地進(jìn)行追肥。

2 干肥施肥器械的缺點(diǎn)

為了解決背負(fù)式液體施肥器的缺陷問題，生產(chǎn)廠商設(shè)計(jì)了干肥的施肥器械。但這種施肥器也存在以下弱點(diǎn)：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(fèi)；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(shí)間在生產(chǎn)上較難把握，需要有相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識，大多數(shù)農(nóng)民因無專業(yè)知識培訓(xùn)背景，不能精準(zhǔn)把握最佳施肥時(shí)間，在施肥時(shí)采用看苗施肥的方法，即出現(xiàn)有缺肥癥狀時(shí)進(jìn)行施肥。采用這種施肥方法，往往不能及時(shí)為作物提供肥料營養(yǎng)，造成作物減產(chǎn)。液體肥的施用能有效的克服這些問題，但當(dāng)前的液體肥施肥器械只能滿足水溶性肥料的施用。有人設(shè)計(jì)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(yīng)于少量化、精量化施肥。

3 施肥器的改進(jìn)

3.1 目的

針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中地膜內(nèi)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(tǒng)較復(fù)雜，操控難度大；施肥位置不夠精準(zhǔn)多施肥于土壤表面等問題。

3.2 原理

依據(jù)攪拌能使難溶性肥料保持均勻的懸濁液狀態(tài)，液囊定檔按壓保證施肥量的原理，設(shè)計(jì)一種背負(fù)式電動攪拌液體混合肥膜內(nèi)定量施肥器，實(shí)現(xiàn)了在地膜內(nèi)難溶性肥料的液體化定量施肥。一是通過電動旋轉(zhuǎn)攪拌器攪拌，保證難溶性肥料在水里保持均勻的懸浮狀態(tài)，能順利通過施肥器管道；二是通過把手上的開關(guān)控制和按壓液囊，實(shí)現(xiàn)施肥液定量；三是設(shè)計(jì)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(shí)將肥料送入較深的土層，增強(qiáng)施肥效果。

3.3 改進(jìn)結(jié)構(gòu)內(nèi)容

3.3.1 桶內(nèi)電動攪拌裝置 傳統(tǒng)的背負(fù)式液體施肥器(手動、電動、重力自壓)無安裝電動旋轉(zhuǎn)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(fā)生沉淀，阻塞施肥管道，且肥料分布不均勻。因此，傳統(tǒng)的背負(fù)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(zhuǎn)攪拌器，在施肥時(shí)，讓混合肥料隨時(shí)保持懸濁液均勻狀態(tài)，肥料分布均勻，不易阻塞管道，能用于絕大多數(shù)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(gè)塑料液囊，通過設(shè)置按壓檔位，可以實(shí)現(xiàn)定量施肥，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

3.3.3 大孔徑長頭自閉式噴頭 現(xiàn)有自閉式噴頭噴口小，導(dǎo)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(jìn)后加大了噴頭的尺寸，能滿足懸浮液肥料順暢流出，同時(shí)設(shè)計(jì)了特殊長導(dǎo)肥針頭，能保證將肥料送入較深的土層，且不會發(fā)生阻塞，增強(qiáng)少液量施肥效果。

3.4 施肥器結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)攪拌器工作，保證貯肥箱里的懸浮肥料始終處于懸浮狀態(tài)，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(jìn)入施肥槍；松開閥門控制把柄，彈簧伸開，閥門關(guān)閉，畜肥桶內(nèi)的肥液不能進(jìn)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(wěn)定，在設(shè)定按壓程度與施肥量的關(guān)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(tǒng)(封口活塞導(dǎo)引管、封口活塞導(dǎo)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(nèi)徑2 cm，深15 cm的長圓筒體；中段為上口內(nèi)徑2 cm，下口內(nèi)徑1 cm，深5 cm的錐形筒體；末段為內(nèi)徑1 cm，深10 cm和長圓筒體。末段上縱向均勻分布4個(gè)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(dāng)活塞移動到中段錐形筒內(nèi)時(shí)溢出肥液。

3) 活塞系統(tǒng)。活塞系統(tǒng)包括封口活塞導(dǎo)引管支架、封口活塞導(dǎo)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(dǎo)引管支架與槍頭外殼底段內(nèi)壁和封口活塞導(dǎo)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(dǎo)引管的作用，十字支架有2個(gè)，其中1個(gè)與封口活塞導(dǎo)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(gè)支架在封口活塞導(dǎo)引管開口端相連；封口活塞導(dǎo)引管為內(nèi)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(dǎo)引管內(nèi)，不用時(shí)為伸開狀態(tài)，將活塞頂壓于槍頭外殼末段筒管內(nèi)，使施肥槍頭處于關(guān)閉狀態(tài)。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(nèi)，使施肥槍頭處于開放狀態(tài)。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(huán)，圓環(huán)內(nèi)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(diǎn)與封口活塞移動受力架連桿連接，十字骨架(相當(dāng)于輪輻)鑲嵌于滑槽內(nèi)。

4) 鉆頭。鉆頭由鉆頭筒、鉆尖和出肥孔等組成。鉆頭筒為內(nèi)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(yàn)證

2016-2017年在貴州省辣椒研究所品保園內(nèi)進(jìn)行辣椒膜內(nèi)不同追肥效果試驗(yàn)驗(yàn)證，采用噴霧器點(diǎn)灌施肥節(jié)約勞動量，提高產(chǎn)量，改進(jìn)后的施肥器因能將不溶解的沉淀肥料施入土壤，不浪費(fèi)肥料，施肥量得到了保證，肥料分布均勻，又能實(shí)現(xiàn)精確定量定位施肥，因此效果更好。