矮砧密植苹果园一体式格架-防雹网系统建设

赵庆林， 张忠伟， 许 彬， 张应华

（1.昭通市昭阳区苏甲乡农业农村和集体经济发展中心，云南 昭通 657000； 2.云南农业大学园林园艺学院，云南 昆明 650201）

0 引言

苹果矮砧密植栽培是从欧洲引进的一种栽培模式，采用矮化砧木嫁接，使苹果树体矮化，不仅增加了果园栽植株数，而且便于修剪、疏花疏果、套袋及采摘等田间管理，减轻劳动强度，挂果比乔化砧木嫁接栽培早，品质更优、产量更高[1-2]。矮砧密植苹果树由于根系浅，容易倒伏，不抗风暴，必须架设格架以稳固树体，格架系统成为现代果园的重要设施之一，合理的格架系统除可以稳固果园树体外，还可以降低建园成本，有利于后期架设防雹网、维护格架系统和园区机械化管理[3]。

云南省昭通市是我国南方优质苹果生产基地，昭通苹果具有早、甜、香、脆特点，截至2021 年底，昭通市苹果种植面积达5.67 万hm2，实现综合产值100亿元，苹果产业助推昭通市30 余万人脱贫致富，成为果农增收致富的“金苹果”[4-5]。冰雹是果树生产的主要自然灾害之一， 往往造成枝叶受伤，光合作用受阻，影响产量和质量[6]。全国果园冰雹灾害主要发生在每年的4 月初—9 月下旬，造成落花或砸伤、砸落幼果，并导致病害发生，降低果品质量[7-8]。在昭通市，冰雹灾害多发时段在每年5—10 月，轻则造成苹果减产，重则造成绝收，严重影响果农增收致富。防雹网系统建设，可有效减少冰雹的危害，保障苹果的产量及品质。本研究以昭通市矮砧密植苹果园一体式格架-防雹网系统建设为例，从材料选用、搭建技术、系统维护等方面，阐述该系统建设的技术方案。

1 防雹网材料选择

1.1 格架材料

1.1.1 立柱

如图1 所示，采用预应力水泥立柱，截面90 mm×95 mm，内含6 根3×Ф2.2 mm 钢绞线，柱底弯矩极限值＞6.561 kN·m，实心，钢绞线张紧模浇混凝土工艺成型，特点是预应力大，韧性好。强度要求：垂直于水泥立柱方向加载，加载力臂为 3.65 m、埋深80 cm。根据试验数据，立柱用角铁加固后开裂承载力为4.6 kN。

图1 立柱结构Fig.1 Detail drawing of trellis

1.1.2 钢丝（固定果树）

55#钢硬线（含碳量 0.55%），抗拉强度≥645 MPa，直径为 2.55 mm，表面镀锌量＞ 200 g/m2。

1.1.3 热镀锌钢丝绳

地锚拉线，公称直径8 mm，断裂强度＞30 kN。遵循国标 GB/T 20118—2017 相关标准。

1.1.4 钢丝卡环

直径2.55 mm，表面镀锌量＞200 g/m2，用于固定钢丝与水泥柱，活接头，方便每年钢丝的张紧维护。

1.1.5 角铁

采用50 mm×50 mm×5 m 角铁，长度4.1 m；热镀锌处理，行尾角铁焊接拉钩（同钢丝道数和间距）用于连接钢丝。

1.1.6 抱箍及抱箍张紧器

抱箍用来夹住加固水泥杆的角铁和连接地锚拉线，每根行尾柱4 个；抱箍张紧器除发挥抱箍功能外，还有钢丝张紧功能，每根行头柱7 个。规格为 M12 螺杆配5 mm 弯折板，热镀锌防锈，表面镀锌量＞200 g/m2。

1.1.7 地锚石+拉杆抱箍张紧器配件

地锚要求能承受力＞30 kN，使用年限为30 年。具体做法：3 根0.5 m 长水泥立柱；12 mm 镀锌拉杆，要求平焊（重叠至少5 cm）。

1.1.8 地锚张紧器

3 轴地锚张紧器，用于地锚与水泥杆之间2 根钢绳的张紧和顶部防雹网钢丝的张紧，每个地锚张紧器包含3 个可旋转张紧钢绳的六角螺栓。

1.1.9 钢丝绳卡头

配套钢丝绳规格使用，根据国标GB/T 5976—2006，采用M8 卡头。同时要求钢丝绳两个卡头之间的间距＞50 mm（即钢丝绳直径的6～7 倍）。

1.1.10 镀锌构件整体要求

镀锌层牢固附着在工件表面上，不得有气泡、起皮、开裂、针孔和缺锌现象，热镀锌层厚底应不低于附着量（＞220 g/m²），不应有凸起的锌渣和铁瘤。

1.2 防雹网材料

1.2.1 纵横钢丝

钢绞线规格为1×7-5，热镀锌处理，镀锌量200 g/m2，断裂载荷10 kN。用于格架柱顶拉结，通过柱帽与柱顶连接形成网状结构，行长方向在下层，行宽方向在上层，中间安装防雹网，固定网面和承受网面载荷，两端分别与行长方向和行宽方向地锚相连接，加固格架系统， 防止果树风向受力倒伏。

1.2.2 柱帽

内径90 mm×95 mm 方形，与水泥立柱匹配，主料为全新PP 聚丙烯，用于柱顶连接固定纵横钢丝，能够牢固固定在柱子顶端。

1.2.3 网片连接器

主料为全新增强型尼龙，用于连接相邻两片网片，要求连接牢固，拆卸方便，材质符合国家标准，产品在室外环境下的使用寿命在5 年以上。

1.2.4 网片

材料为HDPE（高密度聚乙烯），抗紫外线剂参量3%，白色，抗光性700KLY，网孔尺寸3 mm×7 mm，编织方式为平织织法（经纬织），适用温度-20～60 °C，左边加厚层宽度15 cm，右边加厚层宽度15 cm，3.7 m幅面，用夹具扣件固定在钢绞线上，投产期安装，抗老化要求5 年以上。

2 一体式格架-防雹网搭建技术方案

一体式格架-防雹网系统行长方向安装如图2 所示。

图2 行长方向安装Fig.2 Installation in line direction

2.1 格架安装

2.1.1 打点放线

根据一体式格架-防雹网系统架设需要拉结柱顶，必须保证每根中间柱垂直，柱顶横平竖直，需由专业测绘人员进行打点放线，确保后期架设防雹网工作能顺利推进。

2.1.2 水泥立柱安装

2.1.2.1 行头柱安装

由于行头柱需要承受横向钢丝和地锚拉线的反向拉力，防止把行头柱拉断，采用角铁进行加固，角铁总长4.1 m，需要配合行头柱安装，安装时通过抱箍同水泥立柱固定在一起，在地下 70 cm，地上 3.3 m（角铁埋深 70 cm）处安装加装最后一个抱箍，如图3所示。

图3 行头抱箍张紧器向组合Fig.3 Vertical combination of headband tensioner

根据打点放线位置，选择平直一边为行头，留够行头道路和地锚与行头柱间距，钻孔后保持75°～80°向行长方向向行外倾斜，在行宽方向上，与中间行行头柱间距3.5 m，并与行向所有立柱在一条直线上，在保证埋深0.8 m 和角度后夯实固定，并通过两道钢丝绳连接至地锚上。行尾柱安装同行头柱。

2.1.2.2 中间柱安装

柱间距为 9 m，行距为 3.5 m，安装时保证水泥立柱埋深 0.8 m，摆正夯实。

2.1.2.3 边行安装

在一体式格架系统中，单个地块通过柱顶用钢绞线把立柱纵横拉结，形成一个整体，建园时充分考虑给边行地锚预留1.5～2.0 m 位置，用于行宽方向柱顶钢绞线的拉紧。安装方式同中间行外，所有边柱通过2 道钢丝绳连接至边行地锚，如边行外侧留有通道，应另设边行，做法同行头柱。

2.1.3 地锚安装

距边柱埋入点1.5～2.0 m，地锚埋深大于1.2 m，环扣露出地面6～7 cm。

2.1.4 行头柱地锚拉钢丝绳

先将两套抱箍分别安装在行头柱露出地面的 1.9 m高度处和3.3 m 处，用钢丝绳将地锚和抱箍连接，钢丝绳缠绕后用卡头固定，每端2 个卡头。地锚受力点必须与行向在一条直线上，否则容易拉偏行头（尾）柱，地锚受力点距离行头柱脚（地面分界点）2 m。

2.1.5 拉钢丝

种植行钢丝设置7 道，其中第1 道距离地面0.4 m（滴灌管距离地面高度）以上，等间距0.5 m 分布5 道，最后一道间距0.4 m，钢丝安装在水泥立柱同侧且常年迎风向方向。高度分别为 0.4、0.9、1.4、1.9、2.4、2.9 和3.3m，如图2 所示。每道钢丝与水泥立柱通过卡环连接。

2.1.6 边柱拉钢丝绳

在边柱 1.8、3.2 m 高度处安装抱箍，用钢丝绳将地锚和抱箍连接收紧，一端固定在抱箍拉环上，通过钢丝绳缠绕后用2 个卡头固定，钢丝2 个卡头之间的间距为5 cm 以上，留长＞25 cm。另一端固定在地锚张紧器上，扭动张紧轴调节张紧度，钢丝绳拉直即可。

2.1.7 行头、行尾柱拉钢丝固定

行头钢丝固定在抱箍张紧器上，行尾固定在行尾角铁拉环或水泥柱上，行尾钢丝末端要求缠绕圈数≥16 圈。

所有水泥立柱，在行长、行宽及高度方向上必须呈一条直线，保证以后安装防雹网的横拉钢绞线和纵拉钢绞线呈直线状态。

2.2 防雹网安装

2.2.1 拉纵向钢绞线

先安装柱帽，用橡胶锤或木锤敲到预定位置，柱帽安装完成后，先将纵向钢绞线铺在目标行，然后将钢绞线安放在柱帽卡槽里，再在行头和行尾进行固定、预紧。

2.2.2 网片安装

2.2.2.1 网片行长

将网片铺在目标行，单行网片长度=行长+3 m+3 m，确定好网片长度后，裁断网片。

2.2.2.2 网片固定

首先固定行头、行尾两个端头网片，端头网片稍微拉紧，可通过观察网片经纬线的方向小孔的方正和舒展程度判断，在端头固定2 个网片连接器，通过尼龙绳暂时固定；然后裁纵向开网片端头，扎辫子，用尼龙绳缠绕扎牢，将尼龙绳的另一端栓到地锚拉环上。然后顺着行长方向用钢绞线-网片连接器每隔2 m 逐个固定。当相邻两片网片固定在行长方向钢绞线上后，用网片夹每隔2 m 纵向固定相邻两片网片，最后把网片拉平至无皱褶。

2.2.3 拉横向钢绞线

铺设完整块地的网片后，将横向钢绞线从网片上方铺在行宽方向，裁切到合适长度，放在柱帽顶端铁垫片间，扣上螺母帽，从两端进行预紧拉直，张紧度合适后，用电动扳手逐个拧紧顶端螺母，保证钢绞线不会滑动。

2.2.4 边行处理

边行网片使用弹性绳固定在地锚上，防止风吹过度摆动。

2.2.5 整体调整

由于一体式格架-防雹网系统呈整体结构，要求整体张紧度适合一致，建完后要进行整体调整，防止把行头杆、钢绞线被拉偏、拉弯、拉断，使格架-防雹网系统不能发挥应有的作用，甚至造成损失。应由相关技术人员对格架系统进行调整，保持良好的整体技术性能。

为保证格架系统的支撑能力和抗风能力，采用单块地块一体式设计施工，特点是四周和顶部通过钢绞线拉结成一个整体，抗风能力更强，是果园物理稳定的基本保证。一体式格架-防雹网顶视图如图4 所示。

图4 一体式格架-防雹网顶视图Fig.4 Top view of integrated trellis and hail proof net

3 一体式格架-防雹网系统特点

3.1 稳固性

一体式格架-防雹网系统，以单个地块为单元，立柱栽植时保持横平竖直，承担固定防雹网的纵横钢丝通过柱帽连接成网状，钢丝端头通过张紧器与地块周围地锚相连，从而形成整体结构，抗风能力极大提高。

3.2 便于维护调整

一体式格架-防雹网系统因采用了抱箍张紧器，集抱箍（用于固定行头柱与加固角铁连接）和张紧功能（用于张紧横向钢丝以固定树木），极大地改善了投入使用后的格架维护工作。

3.3 成本优势

行长200 m、行宽3.5 m 矮砧密植苹果园6.67 hm2分体式格架、防雹网系统和一体式格架-防雹网进行建设成本对比，分体式采用了相互独立的2 套立柱，分别支撑格架系统和防雹网系统，格架系统一般用水泥立柱建设的一套格架系统，用于支撑果树；用外径60 mm，壁厚4.5 mm 镀锌钢管搭建防雹网系统支架，加上网面和纵横钢丝，格架加上防雹网总价926 068 元；一体式“格架-防雹网”系统采用预应力水泥柱作支撑搭建，减少一套镀锌钢管立架，整套格架-防雹网系统总造价729 689 元，采用一体式格架-防雹网系统成本可减少21.2%，成本控制效果显著。

4 讨论

4.1 搭建方式

常见的搭建方式有水平型、屋脊型和单侧斜面型3 种，不同搭建方式的防雹网不会对苹果树生长发育造成不良影响，本研究采用屋脊型搭建方式。格架-防雹网系统的高度通常由树体高度决定，单株树体需要保持有合适的果枝量才能保证果园的产量，同时考虑后期园区疏花、疏果、修枝和收获等农艺措施的便捷性和果树长势，苹果通常控制在30 个以上果枝，第1 个果枝定位在0.8 m，果枝间距控制在5～10 cm，树高在3.3～3.5 m[7]。同时考虑到后期建设防雹网，网面和树顶保持0.3～0.5 m 空间，防止网面下垂树干挂破网面，同时也保证树顶空气流通，格架系统高度应保持3.8 m。

4.2 防雹网对果园环境及苹果生长的影响

冰雹是一种持续时间短，突发性、区域性、随机性较强，仅次于干旱的气象灾害，通常在较短时间内对挂果期苹果造成较大的危害。防雹网可以有效预防冰雹、大风等恶劣气象灾害，改善果园生态环境。昭通市苹果种植面积占云南省的68.4%，在夏秋季节每年都会遇上冰雹天气，防雹网系统的建设，具有良好的预防冰雹灾害效果，此外，对虫害也有一定的预防效果，从而显著提高种植的效益[9]。

4.3 格架维护

格架系统作为现代果园的重要设施之一，承担着果园物理稳固的作用，由于长期在风力的作用下不停的晃动，新建果园早期会随着降雨引起地块沉降和地锚下沉，导致格架系统松动而受力不均，需要根据松动情况进行维护调整，使整个格架系统处于协调的张紧状态，管理人员在巡园过程中多加注意，发现钢丝、拉线、钢绞线松动和立柱偏离等，要及时维护，保持格架系统稳固。另外，本项目建设的防雹网系统，行宽3.5 m 为一幅，两幅之间用夹子固定，不用的时候需要人工把网往一个方向收起来，没有采用自动收放系统，主要是为了节约成本，但不方便管理，并且增加了人工成本，条件许可应该安装自动收铺网体系，解决苹果采收后收网的困难，提升防雹网应用的灵活性[10]。

4.4 配套栽培管理技术

构建防雹网系统后，果园的微环境发生了较大变化，架设防雹网后，苹果树的光照减弱，苹果叶片湿润时间要长于露天果园，会导致苹果病害增多[11]。不同颜色防雹网会影响苹果树生长和果实品质，储宝华[12]采用主成分分析进行综合评价，结果显示对果园效果最好的是蓝色防雹网，其次是黑色防雹网、白色防雹网，最后是绿色防雹网。不同气候条件加设防雹网后对苹果园区环境的影响是不同的，因此，对于防雹网给果园微气候带来的影响还需要做进一步的测试研究，以便为今后防雹网的有效应用提供参考。

5 结束语

一体式格架-防雹网系统是将用于支撑树体的格架系统和防雹网系统有机结合起来，在支撑苹果树体的格架上搭建防雹网。与传统分体式系统相比，一是以地块为单元，稳固性强，抗风能力提高；二是抱箍张紧器的使用，方便了格架系统的日常维护；三是减少了一套用于固定防雹网的镀锌钢管立架，比建造分体式系统成本降低21.2%。目前该系统已在云南省昭通市苹果园推广应用近300 hm2，生产应用效果良好，为进一步应用推广奠定良好基础。