河北省矮砧密植苹果园土壤养分丰缺状况及其空间分布特征

在河北省矮砧密植苹果种植的太行山产区、燕山产区,选取了60个典型苹果园,包括32个幼龄园(0~4年)和28个成龄园(5~10年),采集0~20 cm土层土壤样品,分析土壤有机质含量、大量元素与微量元素的丰缺状况,明确土壤养分的空间分布特征。结果表明:太行山产区和燕山产区的苹果园土壤有机质含量偏低,幼龄园处于低及以下水平的样点占比为83%,成龄园中处于低及以下水平的样点占比为54%;两大产区幼龄园有机质含量无显著差异,太行山产区成龄园有机质含量高于幼龄园。碱解氮、有效磷、速效钾含量均表现为成龄园大于幼龄园。太行山产区和燕山产区的幼龄园土壤碱解氮含量分别为46.31、57.52 mg/kg,大部分区县处于低及以下水平;2个产区的有效磷含量分别为27.37、17.40 mg/kg,均处于较高水平;2个产区的速效钾含量分别为97.90、74.96 mg/kg,大部分区县处于低及以下水平。2个产区的成龄园土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量均为适量及以上水平,其样点占比分别为83%、92%、74%。2大产区土壤碱解氮含量差异均不显著,太行山产区的有效磷、速效钾含量均高于燕山产区。幼龄园和成龄园的土壤有效铁、有效锌含量丰富,适量及以上的样点占比为72%~88%;2个产区的果园土壤有效锰含量均较低,其中燕山产区幼龄园和成龄园平均值分别为12.30、15.87 mg/kg,太行山产区平均值分别为9.12、12.31 mg/kg;有效铜含量较丰富,与苹果园频繁使用波尔多液有关。两大产区果园有效铁、有效铜、有效锌含量丰富,有效锰缺乏。河北省矮砧密植苹果园需增施有机肥和锰肥,幼龄园适量增施氮肥、钾肥,成龄园合理控施氮肥、磷肥、钾肥。

关中地区矮砧密植苹果园草种组合方案筛选

矮砧密植苹果种植技术的推广普及,为果园生草技术提供了广阔市场空间,同时也对规范化和标准化果园生草技术的应用提出了更高要求,一般单播草种难以满足矮砧密植苹果园现代化管理的要求。为此,在关中地区矮砧密植苹果园对5个不同草种组合方案的生长特性进行比较评价,旨在筛选出适宜的草种组合方案。结果表明,70%苇状羊茅(Festuca arundinacea)+20%草地早熟禾(Poa pratensis)+10%多年生黑麦草(Lolium perenne)组合方案不仅出苗较快、绿期较长,而且草地平整度极好,非常符合矮砧密植苹果园生产机械作业的要求;30%苇状羊茅+30%多年生黑麦草+20%鸭茅(Dactylis glomerata)+20%草地早熟禾组合方案出苗快、再生性好、绿期中等、持久性好,符合果园人工管理的要求,是关中地区矮砧密植苹果园生草较理想的组合方案;50%白三叶(Trifolium repens)+20%鸭茅+30%多年生黑麦草组合方案,草地种群中白三叶占比逐年增加,到建植第3年占比超过50%,持久性好,亦可刈割后制作青贮或青饲家畜,也是关中地区矮砧密植苹果园生草较理想的组合方案之一。

电动果园作业平台结构设计与试验

针对丘陵山地矮砧密植果园作业遇到的问题,设计了一种丘陵山地电动果园作业平台,能够满足丘陵山地果园疏花疏果、收获、套袋等一系列工作需求,既实现了果园的规范化管理,又降低了劳动成本及劳动强度。把通过软件SolidWorks建立的三维模型进行一系列的简化,使得求解更加便捷,并把建立好的模型导入Simulation中进行运算,采用自由划分网格对机械结构进行网格划分,随后进行算例分析得出应力、位移的结果及分布图。通过理论计算得出相关参数,采用受力仿真分析等方法研究作业平台最大施加载荷质量。通过计算分析得出结果,选择电机的型号为额定功率5.5kW、额定电压48V、额定电流7.0A、额定转速1000r/min的132M-6系列直流电机。在不影响电动果园作业平台稳定性工作的情况下,能够承受的最大载荷为538kg。经计算,电动果园作业平台的采摘效率为人工架梯采摘效率的6倍,能够极大地提高作业效率,在不同载荷的情况下,具备较好的工作安全性及稳定性,操作安全便捷,可满足果园作业的使用要求。

履带式果园作业平台结构稳定性分析与研究

绝大多数果园主要以丘陵山地矮砧密植种植模式为主,其地形及地势特征存在操作难题,故对履带式果园作业平台的稳定性进行分析具有重要的意义,能够帮助作业者顺利完成果园作业疏花疏果、剪枝、收获、套袋等一系列作业。为此,对履带式果园作业平台进行坡面行驶稳定性力学分析,通过计算得出作业平台不倾翻的角度范围。分析结果表明:当坡面角度固定时,履带式果园作业平台的稳定性取决于相关性能参数的取值,设计的履带式果园作业平台稳定性安全装置能够满足稳定性要求。通过试验测得:果园作业平台无载重条件下的行走速度为低速0.352m/s、高速0.722m/s,履带式果园作业平台升降高度≤1.2m,最大承载负荷≤500kg,液压杆升降速度0.05m/s。通过爬坡性能试验可知:随着坡度角逐渐增大,履带式果园作业平台行驶的时间逐渐变长,爬坡速度逐渐变得缓慢;在试验过程中,履带式果园作业平台能够正常运行,且能正常行驶通过3种不同的坡度角。但是,当行驶在30°坡面时作业平台速度变慢并且出现抖动,出现略微打滑现象;在工作正常运行的情况下,履带式果园作业平台能够通过的最大坡度角为30°。

现代果园作业平台设计与试验

针对现代矮砧密植果园中苹果采摘、运输等作业环节劳动强度大、人工作业效率低以及人工作业安全保障性差等问题,设计制造了一种现代果园作业平台。该作业平台采用全液压驱动系统,前轮转向,后轮驱动,具备低速大扭矩特征,通过液压缸升降实现果箱在作业平台中装卸和平台的升降以及扩展功能。对样机进行爬坡、转弯和行走等性能测试,相关指标达到设计要求。结果表明,样机升降1.3m,最大行驶速度8km/h,最小转弯4m,平台展开宽度3m及外形空间尺寸等指标,满足工作实际要求,适合现代矮砧密植果园作业模式需求。

果园多工位作业平台低损输送系统设计与试验

为实现矮砧密植型果园采收作业的机械化,基于人机工程学和苹果机械损伤理论,设计一种适用于多工位采摘平台的低损输送系统,满足两侧、三高度、六工位的采摘作业要求,并实现对苹果的自动输送与自动装箱。根据种植间距和果树尺寸,确定子、主、垂直输送装置的尺寸、空间位置和作业参数。试验结果表明:子输送带带速为0.018 m/s,主输送带带速为0.038 m/s,垂直输送带带速为0.042 m/s,主输送带接收苹果的方式为每隔一个间隔接收一次时,苹果损伤率为8.67%,输送系统的最大输送效率为8640个/h,满足采摘作业要求。

果树根系修剪装置设计与试验

为探究果树根系与果树冠层间的控制联动协作关系,通过果树根系修剪装置对5年生富士果树进行根系修剪,研究根系修剪位置W、距离L、深度H、角度θ等参数对苹果树新梢生长量的影响,选取L9(21×33)进行根系修剪试验及数据处理,结果表明:影响长枝富士果树新梢生长量的因素由高到低依次为距离、修剪位置、角度、深度;抑制长枝富士果树新梢生长量的果树根系修剪装置最佳作业参数为双侧、深度40 cm、角度20°、距离50 cm;影响短枝富士苹果树新梢生长量的因素由高到低依次为:角度、距离、深度、修剪位置;抑制短枝富士果树新梢生长量的果树根系修剪装置最佳作业参数为单侧、深度40 cm、角度10°、距离70 cm;长枝、短枝富士苹果树进行根系修剪试验后,不同处理影响长枝、短枝富士苹果树新梢生长量每10 d生长趋势大体相同,不同处理有加快新梢生长的反作用产生。通过对果树根系的管控,实现以根控冠、降低果树整形修剪的劳动强度。

果树根系修剪机的设计与试验

针对矮砧密植果园根系管控劳动强度大的难题,根据果树根系管控的园艺技术要求,应用AIP三维设计软件设计一种双侧果树根系修剪机,该机切根刀入土角度、入土深度、切根位置距果树主干距离均可调整。采用有限元分析方法对伸缩装置和切根刀关键部件进行设计仿真,结果符合设计要求。对样机进行田间试验,结果表明:断根平整切割率91%,大于90%;撕裂率4%,小于10%;断根作业后,土壤弥合好,果树根系修剪机性能稳定,机具性能良好,满足根系修剪机械的作业要求。该文为果树根系修剪机具的设计和果树根系管控的机械化实施提供参考。

果树根系断切技术与切根装置研发

随着果树栽培模式的变革与发展,果树整形修剪在果园果树管理的环节中越来越重要。果树根系的合理管控对果树营养的吸收和地上冠层的生长的影响显著,能够实现对果树冠层生长的促、控效果。因此,果树根系断切机械的研究能够降低果园管理作业成本,提高果园机械化管理水平。通过研究果树根系断切技术与切根装置发展现状和机具类型,提出了果树根系断切机械化技术和切根装置的研发。根据田间试验,对果树切根装置进行优化分析,使果树切根装置满足根系断切作业要求,提高果园机械化管理作业水平。