我國設(shè)施蔬菜有機肥撒施裝備研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

第 卷第 期年 月中國農(nóng)機化學(xué)報 ：我國設(shè)施蔬菜有機肥撒施裝備研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢許斌星，馬標，陳永生，曹偉清，顧振華，吳愛兵（農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所 ，南京市 ，；太倉市農(nóng)業(yè)機械技術(shù)推廣站 ，蘇州太倉 ，）摘要 ：設(shè)施園藝已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)重大支柱性產(chǎn)業(yè)之一 ，其中設(shè)施蔬菜占據(jù)重要的一部分 。我國設(shè)施蔬菜占地面積廣 ，產(chǎn)值高 ，但存在機械化程度低 ，勞動成本高 ，效率低 ，勞動強度大等問題 ，嚴重制約蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ，特別是蔬菜產(chǎn)業(yè)鏈過程中有機肥料撒施環(huán)節(jié) 。本文結(jié)合我國當前設(shè)施園藝發(fā)展狀況 ，介紹設(shè)施蔬菜有機肥撒施機的現(xiàn)狀 ，并分析我國設(shè)施蔬菜有機肥撒施機的發(fā)展趨勢 。關(guān)鍵詞 ：有機肥 ；撒施機械 ；現(xiàn)狀 ；發(fā)展趨勢中圖分類號 ：文獻標識碼 ：文章編號 ：（）許斌星 ，馬標 ，陳永生 ，曹偉清 ，顧振華 ，吳愛兵 我國設(shè)施蔬菜有機肥撒施裝備研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 中國農(nóng)機化學(xué)報 ，（）： ， ， ， ， ， ，（）：收稿日期 ：年 月 日修回日期 ：年 月 日基金項目 ：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院協(xié)同創(chuàng)新任務(wù) （）；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院協(xié)同創(chuàng)新任務(wù) （）；江蘇省三新工程（）第一作者 ：許斌星 ，男 ，年生 ，安徽宿松人 ，碩士 ，助理研究員 ；研究方向為肥料化利用 。：通訊作者 ：吳愛兵 ，男 ，年生 ，湖北浠水人 ，副研究員 ；研究方向為肥料化利用 。： 引言設(shè)施蔬菜作為改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè) ，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的主要途徑 ，同時已成為農(nóng)村經(jīng)濟增長的重要支柱 ，也是今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重點 。產(chǎn)業(yè)化升級 、規(guī)?；?jīng)營的前提是設(shè)施蔬菜機械化程度的實現(xiàn) ，我國當前的設(shè)施蔬菜機械化程度整體較低 ，雖然存在部分機器如棚內(nèi)節(jié)水灌溉機械 、旋耕起壟機械趨于成熟 ，但施肥 、植保 、育苗 、移栽等環(huán)節(jié)的機械化程度有待于提高 。其中 ，施肥技術(shù)尤其是固態(tài)有機肥的撒施目前機械化程度相當?shù)?，主要是依靠人工操作 。針對有機肥單位使用量較大 ，人工施肥效率低 、勞動強度大 、用工多 、成本高 ，束縛了大量勞動力 ，同時其撒肥均勻性差和肥料的利用率低 ，造成了環(huán)境污染等問題 ，本文對我國設(shè)施大棚蔬菜有機肥撒施裝備的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢做了介紹與分析 ，旨在為我國設(shè)施蔬菜實現(xiàn)有機肥機械化撒施提供參考 。 我國設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整 ，我國設(shè)施園藝得到了迅猛發(fā)展 ，年蔬菜播種面積 ，總產(chǎn)量億，其中設(shè)施蔬菜占 ，總產(chǎn)量億，產(chǎn)值 億元 ，占種植產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值。據(jù)統(tǒng)計自年我國設(shè)施蔬菜種植面積從 到年 ，到年 預(yù) 計 能 擴 展 到 ，發(fā)展面積在不斷擴大。值得一提的是 ，我國自年開始一直保持世界設(shè)施園藝第一生產(chǎn)大國 ，面積占世界總面積的以上 ，尤其是設(shè)施蔬菜和西甜瓜占世界總面積的以上 ，年人均供應(yīng)量近，在解決我國蔬菜周年均衡供應(yīng)方面發(fā)揮了巨大作用 。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明 ，年 ，全國設(shè)施蔬菜面積逾萬，人均設(shè)施園藝面積僅次于以色列 ，居世界第二位 ，經(jīng)過了生態(tài) 、市場和社會經(jīng)濟的長期綜合選擇發(fā)展 ，我國設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)主要集中在環(huán)渤海灣及黃淮地區(qū)，表主要是我國、年設(shè)施園藝種植面積統(tǒng)計情況 。雖然我國是設(shè)施園藝生產(chǎn)第一大國 ，但與達國家相比 ，我國設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展水平還比較低 ，主要體現(xiàn)在 ：缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃 、統(tǒng)一標準 ，各地發(fā)展隨意性大 ，設(shè)施規(guī)格 、種植模式各異 ，設(shè)施功能和市場定位不準 ；同一區(qū)域內(nèi)設(shè)施類型 、栽培作物 、季節(jié)茬口雷同 ，區(qū)域優(yōu)勢未能充分發(fā)揮 。尤其是不合理施肥 ，如過量施肥第 期 許斌星 等 ：我國設(shè)施蔬菜有機肥撒施裝備研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 造成設(shè)施大棚連作障礙 ，土壤酸化 、滋生鹽漬化 、養(yǎng)分和生態(tài)失衡 ，病蟲害嚴重 。設(shè)施裝備水平低 ，主要表現(xiàn)在小氣候能力差 ，機械化程度低 ，勞動強度大 、成本高 ，人均管理面積較小 、生產(chǎn)率低 。表 、年設(shè)施園藝種植面積統(tǒng)計表 （， ）年份 類別全國設(shè)施園藝面積 小拱棚 大中棚 節(jié)能日光溫室 普通日光溫室 加溫溫室 連棟溫室合計 蔬菜 果樹 花卉 合計 蔬菜 果樹 花卉 合計 蔬菜 果樹 花卉 我國設(shè)施蔬菜有機肥施肥機械的研究現(xiàn)狀及存在的問題 我國設(shè)施蔬菜有機肥施肥機械的研究現(xiàn)狀設(shè)施蔬菜作為改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè) ，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的主要手段 ，已成為農(nóng)村經(jīng)濟增長的重要支柱 ，也是今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重點 。產(chǎn)業(yè)化升級 、規(guī)?；?jīng)營的前提是設(shè)施蔬菜機械化程度的實現(xiàn) ，我國當前的設(shè)施蔬菜機械化程度整體較低 ，雖然存在部分機器如棚內(nèi)節(jié)水灌溉機械 、旋耕起壟機械趨于成熟 ，但施肥 、植保 、育苗 、移栽等環(huán)節(jié)的機械化程度有待于提高 。其中 ，我國有機肥撒施主要是通過人工或簡易的撒施裝備進行撒肥 ，存在勞動強度大 ，成本高等問題 。同時 ，有機肥施肥機械目前處于起步階段 ，按工作環(huán)境主要分為大田與設(shè)施大棚作業(yè)兩大類 ，該兩類機械在國內(nèi)目前還沒有十分成熟的機型推廣使用 ，特別是設(shè)施大棚內(nèi)有機肥撒施裝備嚴重稀缺 ，隨著農(nóng)村廢棄物增加及加工處理后的有機肥不僅能對農(nóng)作物有增產(chǎn)作用 ，同時較少了環(huán)境污染 ，與此同時 ，化肥使用量逐年的增加已經(jīng)成為人們心中一塊心病 ，每當食用美味的蔬菜時 ，都在思考著是不是打了農(nóng)藥 、是不是撒了很多化肥 ，針對這一現(xiàn)象 ，國家已經(jīng)給出了相應(yīng)的政策 ，提出了 “雙減 ”計劃 ，即減肥 （化肥 ）減藥 ，所以有機肥代替化肥使用已經(jīng)成為必然趨勢 ，那么有機肥機械化撒施也將是我們需要研究的一重大課題 ?，F(xiàn)有施肥機械存在施肥不均勻 ，撒粉肥時易出現(xiàn)揚塵漂移現(xiàn)象 ，工作效率低 ，機具穩(wěn)定性差 ，動力消耗較大 ，對肥料適應(yīng)性較差 ，并且在有限空間的設(shè)施蔬菜內(nèi)存在行走困難 ，操作不方便的問題 。這樣施肥機具不能滿足設(shè)施園藝對有機肥撒施的靈活性 、均勻性等生產(chǎn)要求 。目前國內(nèi)最常用的有機肥施肥技術(shù)有以下幾種 。）離心式撒肥技術(shù) ：根據(jù)離心式排肥器的原理設(shè)計的 ，它是由動力輸出軸帶動旋轉(zhuǎn)的排肥盤將化肥撒出 。它有單盤式和雙盤式種 。它的排肥機構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡單 、重量較小 、撒施幅度大和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點 ，是歐美等國家普遍采用的一種撒肥機 ，在北京舉辦的農(nóng)機展中 ，韓國也首次在中國展出其設(shè)計的離心式撒肥機 ；圖圖所示均為離心式有機肥撒施機 ，圖所示圓盤撒施機掛在拖拉機后懸掛上 ，通過拖拉機后動力輸出帶動圓盤轉(zhuǎn)動施肥 ，對于設(shè)施農(nóng)業(yè)而言 ，整套設(shè)備偏長 、偏高 ，調(diào)頭轉(zhuǎn)彎不方便 ；圖、圖分別為小型手推式和手扶自走式離心施肥機 ，肥箱較小 、下肥較慢 ，大都用來施顆粒肥 ，對于撒適量較大的有機肥來說 ，效率太低 。）全幅式施肥技術(shù) ：一類是根據(jù)轉(zhuǎn)盤式排肥器原理設(shè)計的 ，由多個雙葉片的轉(zhuǎn)盤式排肥器橫向排列組成全幅式施肥機 。另一類根據(jù)鏈指式排肥器原理設(shè)計 ，由裝在沿橫向移動的鏈條上的鏈指組成 ，沿整個機器幅寬實施全幅式撒肥 。圖 離心圓盤撒肥機 中國農(nóng)機化學(xué)報 年圖 手推式圓盤撒肥機 圖 手扶式圓盤撒肥機 ）氣力式寬幅撒肥技術(shù) ：如圖、圖所示 ，利用高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機所產(chǎn)生的高速氣流 ，并配以機械式排肥器和噴頭 ，大幅寬 、高效率地撒施化肥 。這種撒肥裝備是目前國外應(yīng)用最廣的一種新式的 ，集自動化和電子化為一體的撒肥機 ，此類撒肥機主要針對化肥和液體肥 ，無法撒施有機肥 ，且由于幅寬較大無法進入溫室大棚作業(yè) 。圖 約翰迪爾氣力式液體施肥機 圖 氣力式顆粒肥施肥機 ）種肥施肥技術(shù) ：如圖所示 ，在谷物播種機上裝置施肥排肥器 ，在播種的同時播施種肥 。目前在國內(nèi)的谷物條播機 、玉米播種機帶有施肥裝置 。在歐洲等國家同樣都在播種機上配備有施肥器 。圖 播種施肥機 ）追肥施肥技術(shù) ：農(nóng)作物追肥是將化肥施在作物根系的側(cè)深部位 。追肥施肥機就是在中耕機上安裝排肥器和施肥開溝器 。在國內(nèi)一般追肥施肥機采用側(cè)方表施方法進行作物追肥 。國外發(fā)達國家多采用微灌方法施肥 ，形成了一個全新的施肥模式 水肥灌溉 。圖所示為美國生產(chǎn)的比例式施肥機 ，滴管系統(tǒng)進行施肥 ，直接接觸植物根部 ，可以避免浪費 。自動施肥系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛 ，施肥器受計算機或小型控制器控制 ，以實現(xiàn)精確施肥 。但其成本較高 、適用范圍較為局限 ，目前在國內(nèi)還未得到開發(fā)運用 。圖 美國多美滴比例式施肥機 我國設(shè)施蔬菜有機肥施肥機械存在的問題如前所述 ，目前國內(nèi)使用的肥料撒施機雖然種類較多 ，但是基本是基于大田肥料撒施的基礎(chǔ)上研制 ，同時在農(nóng)業(yè)機械化起步遲 、起點低的背景下 ，我國施肥機械化技術(shù)的發(fā)展同樣遠遠落后于其他技術(shù)的應(yīng)用 ，從化肥的劑型 、使用方式到施肥機械的研究開發(fā) ，以及施肥技術(shù)規(guī)程等各個層面都有相當大的差距 。歸納起來存在以下方面問題 。第 期 許斌星 等 ：我國設(shè)施蔬菜有機肥撒施裝備研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ）施肥機種類多 ，但適應(yīng)性差 。每種機型對撒施肥料的適應(yīng)性 ，撒施田塊的地形 、規(guī)模以及作物品種 、耕作方式的適應(yīng)性不廣 。如離心式撒施機適應(yīng)流動性強的干燥 、顆粒肥料 ，而濕度大 、塊狀肥料則易出現(xiàn)堵塞 、拋灑不均勻的問題 ；鏈板式螺旋撒施機適合塊狀 、濕度較大的農(nóng)家肥 ，但對于顆粒狀或粉狀肥料則易出現(xiàn)泄露問題 ，造成肥料的浪費 。）施肥機械化技術(shù)研究滯后 ，不能滿足現(xiàn)實生產(chǎn)的需要 。目前生產(chǎn)中常見的施肥機械 ，大多數(shù)沿用傳統(tǒng)的作業(yè)機械 ，其中不少是在運輸機械 、播種機械或中耕管理機械上小改小造 ，缺少科學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計研究 。作業(yè)的技術(shù)及性能指標落后 ，施肥作業(yè)的效果不能適應(yīng)不同耕作模式 、不同作物 、不同生長階段的農(nóng)藝要求 。另一方面 ，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)尤其是設(shè)施園藝種植的快速發(fā)展 ，各地對作物生產(chǎn)中的施肥環(huán)節(jié)的機械化已經(jīng)產(chǎn)生了現(xiàn)實的緊迫需求 。 我國設(shè)施蔬菜施肥機械的發(fā)展趨勢農(nóng)業(yè)部貫徹黨中央決策部署 ，年打響了農(nóng)業(yè)面源污染治理攻堅戰(zhàn) ，提出了 “一控兩減三基本 ”的目標任務(wù) ，取得了良好的效果 。今年農(nóng)業(yè)部進一步聚焦重點和關(guān)鍵 ，啟動實施畜禽糞污資源化利用行動 、果菜茶有機肥替代化肥行動 、東北地區(qū)秸稈處理行動 、農(nóng)膜回收行動和以長江為重點的水生生物保護行動等 “農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展五大行動 ”。基于國家政策提出果菜茶有機肥替代化肥這一行動 ，針對我國設(shè)施蔬菜整體上呈高度分散 ，機械化程度低現(xiàn)狀，精量化按需施肥技術(shù) 、有機肥均勻撒施技術(shù) 、電動低矮遙控通用底盤技術(shù) 、智能化控制技術(shù) ，一機多用多功能等技術(shù)是未來的發(fā)展趨勢 。 精量化按需施肥技術(shù)精量施肥技術(shù)在國外已經(jīng)趨于成熟 ，我國引進使用的精量施肥機存在費用昂貴 ，同時缺乏相應(yīng)的技術(shù)支撐 。目前 ，國內(nèi)針對農(nóng)作物生長過程中 ，提倡有機肥代替化肥同時 ，要求實現(xiàn)精準變量施肥 ，根據(jù)農(nóng)作物對肥料的需求 ，按需對應(yīng)施肥 。這樣一方面可以提高肥料的使用效率 ，減少肥料使用量 ，另一方面可以促進了農(nóng)作物同步生長 ，增加農(nóng)作物產(chǎn)量 。隨著我國生態(tài)農(nóng)業(yè) 、綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要 ，對精量施肥的要求也會越來越高 。開發(fā)和研制國產(chǎn)的精量施肥技術(shù)裝備 ，對我國施肥技術(shù)的改進與升級很有必要。 有機肥均勻撒施技術(shù)有機肥均勻撒施是對有機肥撒施機的基本要求 。由于目前有機肥撒施量比較大 （左右 ），現(xiàn)有有機肥撒施機基本屬于粗放式撒施 ，均勻性較差 ，導(dǎo)致農(nóng)作物生長不一致 ，影響產(chǎn)量 。研究有機肥均勻撒施技術(shù) ，提高有機肥撒施的均勻性是有機肥撒施裝備必備的基本特性 。 電動低矮遙控通用底盤技術(shù)研究電動低矮遙控通用底盤技術(shù) ，一方面提高作業(yè)機器在設(shè)施蔬菜大棚里的通過性 ，另一方面改善大棚里的環(huán)境 ，減少因汽油或柴油燃燒造成的棚內(nèi)空氣污染 。將有機肥撒施裝備安裝在電動低矮遙控通用底盤上 ，和現(xiàn)有有機肥撒施機相比能使機器結(jié)構(gòu)緊湊 ，在相同外形尺寸前提下由于減少駕駛室而增大肥料箱容積 ，提高作業(yè)效率 。 智能化控制技術(shù)智能化控制技術(shù)包括測土配方技術(shù) 、無人駕駛技術(shù) 、定位技術(shù)等 ，這些技術(shù)的運用將更進一步提高有機肥撒施的高效性 、精準性 。 結(jié)束語綜上所述 ，我國有機肥撒施機的研制還處于起步階段 ，設(shè)施蔬菜有機肥撒施機的研究更是缺少 。近年來 ，國家大力發(fā)展綠色農(nóng)業(yè) 、生態(tài)農(nóng)業(yè) ，采取的舉措之一是推進化肥 、農(nóng)藥雙減政策 ，其中以有機肥替代化肥是化肥減施的重要途徑 。在農(nóng)村勞動力越來越緊缺的條件下 ，以機械代替人工撒施有機肥已成為落實以上政策必備的條件 。因此 ，加強有機肥撒施機的研制 ，提高有機肥撒施機械化程度市場需求巨大 ，具有重要的現(xiàn)實意義。經(jīng)反復(fù)調(diào)研 、試驗 ，證明機器代替人工 ，可以有效的提高工作效率 、降低人工勞動強度 、減少農(nóng)村廢棄物造成的環(huán)境污染等 ，促使了我國一批批的有機肥生產(chǎn)廠家的誕生 ，從而帶動了機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ，為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻 ，為設(shè)施蔬菜全程機械化中的撒肥環(huán)節(jié)邁出了重要一步 。參考文獻劉志雄 ，邱正明 ，閔勇 ，等設(shè)施蔬菜“三減三增 ”健康栽培技術(shù) 長江蔬菜 ，（）：張真和 ，馬兆紅我國設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)概況與“十三五 ”發(fā)展重點 中國蔬菜 ，（）：張志斌我國設(shè)施園藝發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問題及發(fā)展方向 蔬菜 ，（）：白由路國內(nèi)外施肥機械的發(fā)展概況及需求分析中國土壤與肥料 ，（）： ，（）：李秋國 ，張秀平有機肥撒施機撒肥裝置的研究河北農(nóng)機 ，（）： 中國農(nóng)機化學(xué)報 年李潔 ，吳明亮 ，湯遠菊 ，等有機肥施肥機械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 （自然科學(xué)版 ），（）：李 秋 國 ，張 秀 平地輪驅(qū)動式固體有機肥撒施機的研究 河北農(nóng)機 ，（）：張帆 ，李姝 ，肖達 ，等中國設(shè)施蔬菜害蟲天敵昆蟲應(yīng)用研究進展 中國農(nóng)業(yè)科學(xué) ，（）： ， ， ， ，（）：陶磊 ，褚貴新 ，劉濤 ，等有機肥替代部分化肥對長期連作棉田產(chǎn)量 、土壤微生物數(shù)量及酶活性的影響 生態(tài)學(xué)報 ，（）： ， ， ， ， ，（）：吳寧有機肥撒施機開發(fā)研究北京：中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院 ， ： ，蔣衛(wèi)杰 ，鄧杰 ，余宏軍設(shè)施園藝發(fā)展概況、存在問題與產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議 中國農(nóng)業(yè)科學(xué) ，（）： ， ， ， ，（）：樊羿有機肥資源利用現(xiàn)狀調(diào)查與施用有機肥對土壤環(huán)境的影響研究 鄭州 ：河南農(nóng)業(yè)大學(xué) ， ： ，孫繁濤中國蔬菜產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展態(tài)勢展望蔬 菜，（）：郭世榮 ，孫錦 ，束勝 ，等我國設(shè)施園藝概況及發(fā)展趨勢 中國蔬菜 ，（）： ， ， ， ， ，（）： ， ， ， ， ， （ ， ，； ，）： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ： ； ；