摘 要：随着“质量兴农、绿色兴农”战略的推进，及人们对水果品质的高要求，绿肥这一可改变土壤理化性质及有机质含量，提高 水果产量和品质的环保型肥料，逐步被人们重视。通过查阅国内外相关文献后，发现目前我国果园绿肥粉碎翻压装备存在研发 力度不足、推广适用性不强及绿肥供肥机制不完善等问题，提出加强果园绿肥装备的研发力度，加强对果农的引导，构建果园绿 肥效应的指标体系等的建议，对果园绿肥粉碎翻压装备的研制与开发有一定的参考意义。

关键词：果园绿肥；粉碎；翻压

0 引言 

我国水果种植面积自 1978 年以来迅速增长，现 阶段果园种植面积和水果产量均居世界首位 。根据国 家统计局资料显示，2017 年我国果园种植面积达到 11 135.92 khm2 ，占农业总面积的 49.12%，2018 年果园 种植面积增加至 11 874.93 khm2 ，同比增长 6.64%[1]。随 着国家推进“质量兴农、绿色兴农”战略，种植果园绿 肥成为一种现代化绿色果园土壤管理模式[2-3]。绿肥指 通过对绿色植物体直接翻压还田、异地施用或集中发 酵用作生物肥料的绿色植物体。绿肥的幼嫩茎叶等在土壤微生物的作用下腐解后，能提高土壤中大量元素 及许多中微量元素的含量，同时，种植绿肥具有改变 土壤理化性质、增加土壤有机质、提高作物产量和品 质作用[4-6]。 由于果园绿肥种类较多，传统翻压机械针对茎秆 较高的绿肥作物，浅翻会影响绿肥的翻压效果，而深 翻又可能会损伤果树的地表根系。因此，采用果园绿肥 粉碎翻压装备先将绿肥进行粉碎后再翻压，既可提升 果园绿肥利用率，又可降低果树地表根系的损伤率。

1 国内研究现状 

1.1 传统割草机用于绿肥粉碎

目前通常使用滚刀式、圆盘式及甩刀式割草机进 行果园绿肥的粉碎处理，然后在中耕时进行翻压，虽 然也可以完成绿肥作物的粉碎翻压工作，但是费时费 力，效率低。粉碎后绿肥作物的茎秆枝叶未及时翻压处 理，会导致其处于晾晒状态，水分易流失，肥效降低，腐解速度减缓。而且复播绿肥作物时，易将种子播撒 到表层土壤的茎秆枝叶上，出现晾种现象，进而出现 弱苗，缺苗现象[7]。

1.2 绿肥粉碎翻压机 目前，绿肥相关专用机械的研发刚起步，但是发展 速度相对较快[8]。如沈阳农业大学王伟等研制出 9GB- 1.6 型果园避障绿肥粉碎机（图 2），配置了位置传感器 和液压装置控制的副割草机，可实现果树根部，果树株 间绿肥的粉碎，提升了作业机的作业范围与效果；4JY- 100 型侧输式绿肥茎秆切碎还田机（图 3），可将粉碎后 的绿肥茎秆从一侧输出，将其绿肥堆积到果树主根上 方，提高保墒效果。二者均能较好的完成基本的果园行 间绿肥的粉碎还田。南京农机化研究所的吴惠昌等人还 研制出 GFY-200 型绿肥粉碎翻压复式作业机（图 4）， 该机械先采用预切粉碎，后进行旋耕翻压，优点在于可 减小翻耕深度，并且提高翻压效果，能够实现粉碎翻压 一次性作业，高效节能，可满足果园绿肥发展的要求。

1.3 相关机械 2020 年游兆延、张冲等人设计研制了紫云英绿肥 盛花期埋切翻压组合作业机（图 5）。该机工作时，埋切部件由拖拉机推行而向前移动，随着辊筒组件前移，辊 筒组件上的压切刀旋转，紫云英绿肥被推倒并切成一段 段短小茎秆，后置翻压部件仅需较小耕深，即可将压切 后的紫云英茎秆翻压到土中[9] 。该机转向半径较大，适用 于大田作业，且其耕深达到 220 mm，容易损伤果树地 表根系，不建议用于果园作业。

杨庆璐等人设计研发的伸缩指杆式玉米秸秆旋耕 掩埋机（图 6），由于偏心轴固定，伸缩指杆组沿着孔做 伸缩运动，且先于旋耕刀片接触未耕地表，由于地表的 反作用力，扭簧发生变形，沿地表向后滑动继而将秸秆 推送至上一把刀切开的土壤中，下一把刀把切碎的土壤 覆盖到伸缩指杆推送的秸秆上，完成一次覆盖。同时，上 一把刀将土和部分秸秆抛至后上方，在栅栏作用下，大 部分秸秆落回地表，土壤继续穿过栅栏向后上方运动， 撞击到挡土板时，土壤落下至秸秆上方二次覆盖，随后

张文良等人设计的秸秆犁旋还田联合作业机（图 7），其原理为：由拖拉机牵引犁旋联合作业机前进，防缠 草切刀安装于犁体前方，先切草入土，将秸秆切断并压 入土壤以防止缠绕，然后中间犁体进行耕翻作业，侧边 犁体进行开沟，犁耕深度由限深轮来控制。旋埋刀辊带 动弯刀、横刀进行协同作业，进一步将秸秆打碎深埋，破 碎土壤，最后在平土拖板作用下平整地表[10]。 另外，近几年在水稻、棉花、玉米秸秆的粉碎还田 机的设计原理、翻压技术、防缠绕技术等各方面也取得了一定的成果[11-13]。为果园绿肥粉碎翻压机械的研制创 新提供了良好的技术支持。

2 国外研究现状 在国外，绿肥被称作“覆盖作物”，广泛应用于农业 生产中。国外绿肥翻压作业和作物播种作业同时进行[8, 14]，如加拿大 Flexi-coil 公司研制的 5000 型免耕播种施 肥机（图 8a），可高效的实现免耕播种。其采用多梁结构 的铲式开沟器，防堵塞功能较强，作业幅宽最大可达到 36.6 m，工作效率高，机械化程度高。美国的JohnDeere公 司研制生产的 1590 型免耕条播机（图 8b），破茬能力 较强，地面仿形能力优良，可实现秸秆还田和精量播种。荷 兰 Van Wamel B.V.公司的一款绿肥翻青机（图 8c），可 进行绿肥作物在前端装置下粉碎，后端机构下翻压联合 作业。美国研究了一种绿肥免耕机械作业新模式，即在 绿肥压青机碾压后，在碾压后的绿肥作物茎秆等上复 播，为防止由于出现架种、晾种等问题，而影响出苗率， 设计了旋转切刀及压轮组配式播区整理装置（图 8d）， 旋转切刀将播种区绿肥茎秆等进行清理，压轮压住绿肥 茎秆等以防其进入播种槽影响播种质量。

由于国外绿肥粉碎翻压机械大多以大中型为主，价格高昂、与国产拖拉机动力匹配度较差，而且考虑到 我国果园作业条件、绿肥种植规模以及农户经济水平 等各方面因素，国外绿肥粉碎翻压机械在国内果园绿 肥的推广应用方面存在很大的局限性。

3 我国果园绿肥粉碎翻压装备存在的问题 

3.1 研发力度不足 

现阶段我国绿肥研究主要集中于水稻、烤烟、小 麦、玉米以及果茶树等研究领域[15]，在研制果园绿肥 粉碎翻压机械方资金面投入相对匮乏，研究团队少。研 究手段大多以仿制为主，研制的机械功能单一，专用 性、适用性方面都存在问题，农机农艺的融合程度不 高。再者，目前对绿肥作物的生长特性、力学特性等研 究不足，从而致使研发的粉碎翻压装备种类较少，通 用性虽强，但易造成能源浪费，降低了果农收益。

3.2 绿肥供肥机制不够完善

绿肥—土壤—果树养分循环特征与调控机制[16] 有待完善。土壤生物、土壤化学，物理性状、绿肥粉碎 程度、翻压深度对绿肥腐解的作用以及果树对腐解后 绿肥的吸收利用情况等的指标体系构建不够完善， 未建立科学的绿肥效应预测模型。

3.3 推广适用性不强

果农对种植绿肥作物的重视程度不够，种植规 模较小，导致对果园专用的绿肥机械需求不大，从而 没有系统地生产相关机械，目前依旧停留在研发设计 阶段。另外，对购置绿肥粉碎翻压机械的补贴力度小。

4 对策与建议

针对以上存在的问题，对目前果园绿肥粉碎翻压 机械的研发推广提出以下对策与及建议：（1）应加大对 果园绿肥机械研发的投资力度，加大绿肥机械的购机 补贴，引进国外先进技术，借鉴同类相关机械的研发技 术经验，形成绿肥体系独特的技术、政策和方法；（2）发 展模式上，要因地制宜，研发适用于当地地形、土壤、作 物的机型。优先发展结构简单，价格低廉的中小型绿肥 粉碎或翻压机械，争取短时间内完成机械化单项作业， 然后研发多功能粉碎翻压一体机械装备，继而向着智 能化技术出发，实现果园绿肥还田的机械化。（3）加强 对果农的引导，使其深刻了解种植果园绿肥果农的意 义，加强对种植果园绿肥的宣传力度，调动果农的积极 性，扩增种植面积，形成规模化的果园绿肥种植体系。 （4）坚持农机农艺相融合，即工作机制的融合、技术创新机制的融合、加强技术标准的融合、推动农业生产经 营模式的融合等，构建果园绿肥效应的指标体系及预 测模型等。

参考文献：

[1] 国家统计局.中国统计年鉴[J].北京：中国统计出版社，2019.

[2] 李忠义，何铁光，唐红琴，韦彩会，董文斌.中国绿肥研究知识图 谱—基于 CiteSpace 的可视化分析[J].中国农机化学报，2019，40 （7）：157-164.

[3] 王志强，张敬国，刘凤之，王孝娣，史祥宾，王海波.果园行间碎草 机的研制与试验[J].中国农机化学报，2017，38（9）：36-39. 

[4] 吴惠昌，游兆延，高学梅，彭宝良，姬广硕，顾满，仇春婷.我国绿 肥生产机械发展探讨及对策建议[J].中国农机化学报，2017，38（11）： 24-29.

[5] 孙华军.绿肥科学种植技术探讨[J].农技服务，2016，33（2）：106. 

[6] 刘聪，侯升林，张春锋，王伟，王栓波，明若阳，刘忠宽，冯伟.旋转 割草机对果园绿肥的田间粉碎效果[J].河北农业科学，2018，22 （5）：27-30.

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[11] 王金峰，陈博闻，姜岩，等.水稻秸秆全量深埋还田机设计与试 验[J].农业机械学报，2020，51（1）：84-93. 

[12] 王瑞丽，柴佳佳，许方剑，等.秸秆直注深埋还田机设计与试验 [J].沈阳农业大学学报，2019，50（5）：634-640. 

[13] 卢勇涛，王吉亮，曹肆林，等.双侧输出式秸秆粉碎还田机设计 [J].中国农机化学报，2019，40（2）：13-18. 

[14] Brozovic, Bojana, Jug, Danijel, Durdevic, Boris, et al.Influence of Winter Cover Crops Incorporation on Weed Infestation in PopcornMaize(Zeamayseverta Sturt).Organic Production. 2018. 

[15] 李忠义，何铁光，唐红琴，等.中国绿肥研究知识图谱—基于 CiteSpace 的 可 视 化 分 析 [J]. 中 国 农 机 化 学 报 ， 2019，40 （7）：157-164. 

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[17] 辛杰.大蒜物理力学特性试验研究与收获机关键装置设计[D]. 山东：山东农业大学，2018.

[18] 陆建，缪明，缪小兵等.白萝卜收获机挖掘铲研究与试验[J]. 中国农机化学报，2016，37（10）：57-60. 

[19] 周国龙，张晋国，王洪伟等.白萝卜收获机挖掘铲参数的设计[J]. 农机化研究，2016，38（9）：94-98. 

[20] 王金武，李响，高鹏翔，等.胡萝卜联合收获机高效减阻松土 铲设计与试验[J].农业机械学报，2020，51（6）：93-103.

[21] 王金武，关睿，高鹏翔等.胡萝卜联合收获机单圆盘对顶切割 装置设计与试验[J].农业机械学报，2020，51（9）：73-81. 

[22] 南通农机推广中心研发一款白萝卜收获机[J].蔬菜，2016（2）： 57. 

[23] 一款白萝卜收获机研制成功[J].农业装备与车辆工程，2016，54 （2）：63.

[24] 王方艳.我国萝卜产业发展问题及对策[J].中国农机化学报， 2016，37（11）：188-191. 

[25] 崔志超，杨雅婷，刘先才，管春松，高庆生，陈永生.我国萝卜机 械化生产现状及发展建议[J].中国蔬菜，2020（8）：1-8.

[26] 闫萍.农业机械产业发展现状及建议[J].现代农业科技，2020 （19）：162-164. 

[27] 赵立虹，薛梅.山东省蔬菜机械发展现状及应对策略探析[J]. 农业装备与车辆工程，2020，58（9）：138-140. 

[28] 张智刚，王进，朱金光等.我国农业机械自动驾驶系统研究 进展[J].农业工程技术，2018，38（18）：23-27. 

[29] 张佩，孙曙光，张钟毓，王成文.胡萝卜机械化生产的现状及建 议[J].农业装备技术，2020，46（3）：7-8.

摘 要：随着“质量兴农、绿色兴农”战略的推进，及人们对水果品质的高要求，绿肥这一可改变土壤理化性质及有机质含量，提高 水果产量和品质的环保型肥料，逐步被人们重视。通过查阅国内外相关文献后，发现目前我国果园绿肥粉碎翻压装备存在研发 力度不足、推广适用性不强及绿肥供肥机制不完善等问题，提出加强果园绿肥装备的研发力度，加强对果农的引导，构建果园绿 肥效应的指标体系等的建议，对果园绿肥粉碎翻压装备的研制与开发有一定的参考意义。

关键词：果园绿肥；粉碎；翻压

0 引言 

我国水果种植面积自 1978 年以来迅速增长，现 阶段果园种植面积和水果产量均居世界首位 。根据国 家统计局资料显示，2017 年我国果园种植面积达到 11 135.92 khm2 ，占农业总面积的 49.12%，2018 年果园 种植面积增加至 11 874.93 khm2 ，同比增长 6.64%[1]。随 着国家推进“质量兴农、绿色兴农”战略，种植果园绿 肥成为一种现代化绿色果园土壤管理模式[2-3]。绿肥指 通过对绿色植物体直接翻压还田、异地施用或集中发 酵用作生物肥料的绿色植物体。绿肥的幼嫩茎叶等在土壤微生物的作用下腐解后，能提高土壤中大量元素 及许多中微量元素的含量，同时，种植绿肥具有改变 土壤理化性质、增加土壤有机质、提高作物产量和品 质作用[4-6]。 由于果园绿肥种类较多，传统翻压机械针对茎秆 较高的绿肥作物，浅翻会影响绿肥的翻压效果，而深 翻又可能会损伤果树的地表根系。因此，采用果园绿肥 粉碎翻压装备先将绿肥进行粉碎后再翻压，既可提升 果园绿肥利用率，又可降低果树地表根系的损伤率。

1 国内研究现状 

1.1 传统割草机用于绿肥粉碎

目前通常使用滚刀式、圆盘式及甩刀式割草机进 行果园绿肥的粉碎处理，然后在中耕时进行翻压，虽 然也可以完成绿肥作物的粉碎翻压工作，但是费时费 力，效率低。粉碎后绿肥作物的茎秆枝叶未及时翻压处 理，会导致其处于晾晒状态，水分易流失，肥效降低，腐解速度减缓。而且复播绿肥作物时，易将种子播撒 到表层土壤的茎秆枝叶上，出现晾种现象，进而出现 弱苗，缺苗现象[7]。

1.2 绿肥粉碎翻压机 目前，绿肥相关专用机械的研发刚起步，但是发展 速度相对较快[8]。如沈阳农业大学王伟等研制出 9GB- 1.6 型果园避障绿肥粉碎机（图 2），配置了位置传感器 和液压装置控制的副割草机，可实现果树根部，果树株 间绿肥的粉碎，提升了作业机的作业范围与效果；4JY- 100 型侧输式绿肥茎秆切碎还田机（图 3），可将粉碎后 的绿肥茎秆从一侧输出，将其绿肥堆积到果树主根上 方，提高保墒效果。二者均能较好的完成基本的果园行 间绿肥的粉碎还田。南京农机化研究所的吴惠昌等人还 研制出 GFY-200 型绿肥粉碎翻压复式作业机（图 4）， 该机械先采用预切粉碎，后进行旋耕翻压，优点在于可 减小翻耕深度，并且提高翻压效果，能够实现粉碎翻压 一次性作业，高效节能，可满足果园绿肥发展的要求。

1.3 相关机械 2020 年游兆延、张冲等人设计研制了紫云英绿肥 盛花期埋切翻压组合作业机（图 5）。该机工作时，埋切部件由拖拉机推行而向前移动，随着辊筒组件前移，辊 筒组件上的压切刀旋转，紫云英绿肥被推倒并切成一段 段短小茎秆，后置翻压部件仅需较小耕深，即可将压切 后的紫云英茎秆翻压到土中[9] 。该机转向半径较大，适用 于大田作业，且其耕深达到 220 mm，容易损伤果树地 表根系，不建议用于果园作业。

杨庆璐等人设计研发的伸缩指杆式玉米秸秆旋耕 掩埋机（图 6），由于偏心轴固定，伸缩指杆组沿着孔做 伸缩运动，且先于旋耕刀片接触未耕地表，由于地表的 反作用力，扭簧发生变形，沿地表向后滑动继而将秸秆 推送至上一把刀切开的土壤中，下一把刀把切碎的土壤 覆盖到伸缩指杆推送的秸秆上，完成一次覆盖。同时，上 一把刀将土和部分秸秆抛至后上方，在栅栏作用下，大 部分秸秆落回地表，土壤继续穿过栅栏向后上方运动， 撞击到挡土板时，土壤落下至秸秆上方二次覆盖，随后

张文良等人设计的秸秆犁旋还田联合作业机（图 7），其原理为：由拖拉机牵引犁旋联合作业机前进，防缠 草切刀安装于犁体前方，先切草入土，将秸秆切断并压 入土壤以防止缠绕，然后中间犁体进行耕翻作业，侧边 犁体进行开沟，犁耕深度由限深轮来控制。旋埋刀辊带 动弯刀、横刀进行协同作业，进一步将秸秆打碎深埋，破 碎土壤，最后在平土拖板作用下平整地表[10]。 另外，近几年在水稻、棉花、玉米秸秆的粉碎还田 机的设计原理、翻压技术、防缠绕技术等各方面也取得了一定的成果[11-13]。为果园绿肥粉碎翻压机械的研制创 新提供了良好的技术支持。

2 国外研究现状 在国外，绿肥被称作“覆盖作物”，广泛应用于农业 生产中。国外绿肥翻压作业和作物播种作业同时进行[8, 14]，如加拿大 Flexi-coil 公司研制的 5000 型免耕播种施 肥机（图 8a），可高效的实现免耕播种。其采用多梁结构 的铲式开沟器，防堵塞功能较强，作业幅宽最大可达到 36.6 m，工作效率高，机械化程度高。美国的JohnDeere公 司研制生产的 1590 型免耕条播机（图 8b），破茬能力 较强，地面仿形能力优良，可实现秸秆还田和精量播种。荷 兰 Van Wamel B.V.公司的一款绿肥翻青机（图 8c），可 进行绿肥作物在前端装置下粉碎，后端机构下翻压联合 作业。美国研究了一种绿肥免耕机械作业新模式，即在 绿肥压青机碾压后，在碾压后的绿肥作物茎秆等上复 播，为防止由于出现架种、晾种等问题，而影响出苗率， 设计了旋转切刀及压轮组配式播区整理装置（图 8d）， 旋转切刀将播种区绿肥茎秆等进行清理，压轮压住绿肥 茎秆等以防其进入播种槽影响播种质量。

由于国外绿肥粉碎翻压机械大多以大中型为主，价格高昂、与国产拖拉机动力匹配度较差，而且考虑到 我国果园作业条件、绿肥种植规模以及农户经济水平 等各方面因素，国外绿肥粉碎翻压机械在国内果园绿 肥的推广应用方面存在很大的局限性。

3 我国果园绿肥粉碎翻压装备存在的问题 

3.1 研发力度不足 

现阶段我国绿肥研究主要集中于水稻、烤烟、小 麦、玉米以及果茶树等研究领域[15]，在研制果园绿肥 粉碎翻压机械方资金面投入相对匮乏，研究团队少。研 究手段大多以仿制为主，研制的机械功能单一，专用 性、适用性方面都存在问题，农机农艺的融合程度不 高。再者，目前对绿肥作物的生长特性、力学特性等研 究不足，从而致使研发的粉碎翻压装备种类较少，通 用性虽强，但易造成能源浪费，降低了果农收益。

3.2 绿肥供肥机制不够完善

绿肥—土壤—果树养分循环特征与调控机制[16] 有待完善。土壤生物、土壤化学，物理性状、绿肥粉碎 程度、翻压深度对绿肥腐解的作用以及果树对腐解后 绿肥的吸收利用情况等的指标体系构建不够完善， 未建立科学的绿肥效应预测模型。

3.3 推广适用性不强

果农对种植绿肥作物的重视程度不够，种植规 模较小，导致对果园专用的绿肥机械需求不大，从而 没有系统地生产相关机械，目前依旧停留在研发设计 阶段。另外，对购置绿肥粉碎翻压机械的补贴力度小。

4 对策与建议

针对以上存在的问题，对目前果园绿肥粉碎翻压 机械的研发推广提出以下对策与及建议：（1）应加大对 果园绿肥机械研发的投资力度，加大绿肥机械的购机 补贴，引进国外先进技术，借鉴同类相关机械的研发技 术经验，形成绿肥体系独特的技术、政策和方法；（2）发 展模式上，要因地制宜，研发适用于当地地形、土壤、作 物的机型。优先发展结构简单，价格低廉的中小型绿肥 粉碎或翻压机械，争取短时间内完成机械化单项作业， 然后研发多功能粉碎翻压一体机械装备，继而向着智 能化技术出发，实现果园绿肥还田的机械化。（3）加强 对果农的引导，使其深刻了解种植果园绿肥果农的意 义，加强对种植果园绿肥的宣传力度，调动果农的积极 性，扩增种植面积，形成规模化的果园绿肥种植体系。 （4）坚持农机农艺相融合，即工作机制的融合、技术创新机制的融合、加强技术标准的融合、推动农业生产经 营模式的融合等，构建果园绿肥效应的指标体系及预 测模型等。

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[13] 卢勇涛，王吉亮，曹肆林，等.双侧输出式秸秆粉碎还田机设计 [J].中国农机化学报，2019，40（2）：13-18. 

[14] Brozovic, Bojana, Jug, Danijel, Durdevic, Boris, et al.Influence of Winter Cover Crops Incorporation on Weed Infestation in PopcornMaize(Zeamayseverta Sturt).Organic Production. 2018. 

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