加拿大安大略省高密度果園格架建設經驗

5.格架系統減少人工成本，修剪、疏果都很簡易。

6.樹體固定後可以減少因在風中擺動導緻的嫁接口處折斷和果實的碰傷。

7.格架系統可以更好的讓果園實現窄的結果牆、實現2D結構。

圖 1

行内柱高度4.8m，1.2m埋入地下，地面以上3.6m

堅固的格架系統發的重要性

現代高密度栽培模式的高産量需要有堅固的格架系統支撐。果樹盛果期格架系統坍塌會造成巨大的經濟損失。格架系統價格昂貴，加拿大安大略省2014年每米立柱及所需地錨、鋼絲配件的價格為2.7美元。格架系統需要一次建好，很難維修和改造，常見的問題有：

1.立柱安裝淺，立柱入土的深度要達全長的1/4;

2.立柱在地面以上折斷的原因是風大或是立柱質量不好；

3.地錨拉彎曲或是拔出地面；

4.鋼絲因為變形或損壞斷開；

5.樹高超過頂端鋼絲部分，缺少支撐；

6.鋼絲固定釘安裝不當；

地錨需要安裝在牢固的地方

當地的條件影響

加拿大安大略省所有的果園都有獨特的土壤、排水系統、地勢、風、雪荷載和預期産量。有些地方的條件更具有挑戰性，這對格架系統的強度要求有影響（表1）。

果園條件對格架力量的影響

果園布局及設計

沒有完全相同的兩個果園，因此所有的格架設計都将根據當地果園的适應性來調節。許多因素決定了适宜的果園布局和設計：

1.行距和樹距：根據每公頃所定植果樹的總數來确定（表2）

表2

種植時不同行果樹的密度和果樹間距。切記，需在統計時排除岬角因素。（如：一個種植在1米×3.5米間距的果園，統計的密度為10000÷ 1米/樹÷3.5米/行=2857棵樹/公頃）

2.理想樹高和行距之間的關系：行距決定了最佳的樹高，以最大限度的增加日光照（圖3）。

圖3

行向為南北行，為獲得最佳光照，理想樹高為行距的90%

3.行長：150米的長度是減少末端端柱加載和簡化田間工作流程的理想選擇。

4. 地勢：地勢不平的地面需要柱子來固定，并且用釘子固定的角度與平地不同（圖13），是因為在金屬絲上需要更多的垂直拉力。

5.按順序釘杆/行：假設不包括岬角，每行内嵌的杆數量=[行長（米）-{2×行頭杆到地錨的距離（米）}]÷柱距（米）

例如：[408英尺行-{2×9英尺終支柱長度}]÷30英尺柱距]=13個内嵌柱數量（在每個集成終支柱後，第一個柱子應該是15英尺，其餘的間距是30英尺）

6. 風速和負載量：加拿大安大略省蘋果種植區的風荷載從0.25到0.45kPa不等(10年設計一次)。靠近五大湖通常意味着風很大。局部風随出現程度的不同變化很大。美國奧馬哈市出版的《819農場建築标準》指出了許多地區設計的風荷載。大多數氣候變化預測都表明，未來陣風事件的強度和頻率将會顯著增加，因此迫切需要堅固的格架系統。切記，果園能夠持續20年以上，因此也很可能出現大風。

7.本地地下土壤環境：咨詢當地建築商，瓷磚排水承包商和農民來确定潛在的石頭或基岩。這可能會影響柱和錨的安裝類型。

地錨系統（END-OF-ROW錨系統）

地錨系統将行穩定在同一個方向。安大略主要有兩大系統：

1.角立柱

2.H立柱

無論采用何種系統，行頭柱的直徑都應該大于行内柱。

1.角支柱，地錨系統

國際拔河聯盟(比勒陀利亞大學，2002年)委托進行的一項研究發現，最熟練的8人拔河隊從1号位置（前）到8号位置（末端）的平均身體角度為46.9°-71.3°。這8個位置的平均角度為58.1°（圖4）。這說明人們本能的趨向于力最強的方向——呈60°的等邊三角形！

如圖5是由杆、線和地面之間構成等邊三角形的理想型列錨系統。這可能是一個挑戰，所以許多種植戶會偏向更陡峭的角度。就如同拔河一樣，将柱子的角度增加到70°是可以接受的，但是更陡的角度就不能。

圖5 角撐，地錨系統。注意柱子，線和地面呈60°角，形成等邊三角形以确保力的最大化。擊打使端柱在原始土壤中紮深3-4英尺（0.9-1.2米）。這種裝置使用較短的回接線路，距離地面7英尺（2.1米），而不是從柱子的頂部，來減少空間。這種格架使用16英尺（4.87米）的柱子，埋入地面3.75英尺（1.14米）來适應未來防雹網。這要求更長和更重的地錨。

為确保有足夠的錨固，柱式錨（圖6）應該紮深至少4英尺（1.2米）。不建議增加高樁。因為原狀土會降低錨的固力，并可能導緻柱子傾斜。

圖6 這種立柱式錨是垂直錘擊的，但是如果把它安裝在一個傾斜約10°的拉力下（在同一方向的斜端柱），它将加強整個組裝系統。

旋入式螺旋錨（圖7）需要非常堅固和較深的錨定。這意味着螺旋輸送器至少48英寸（1.2米）長，至少有一個0.75英寸（19毫米）直徑的軸，一端有一個較重的眼圈，用來固定電線，另外一端有至少直徑為6英寸（15厘米）的螺旋杆。土壤越瘠薄。樹體長勢越高，需要的錨定就應該越堅固。為了獲得最好的錨固效果，應将螺旋式錨定安裝在原始土中，并且與錨固索保持一緻。顯然，這是一個挑戰，因此很多種植者安裝垂直錨或幾乎垂直的錨定。然而，結果可能會導緻錨定彎曲（圖2）

圖7 擰入式螺旋錨；68英寸（172厘米）長，3/4 英寸（19毫米）軸直徑，重眼環和6英寸（15厘米）直徑的螺旋杆。注意重眼環是從左邊土壤中伸出的。

開發了一種易于安裝的錨，其設計避免了錨角和彎曲問題（圖8）。這種錨安裝速度快，可在大多土壤下使用，并且在安裝過程中對地下土壤的幹擾小，能提供良好的錨固。

圖8

圖8 新土壤錨固。指導視頻查閱網頁。

在斜角度支柱系統中，機器運作時地錨拉線仍暴露在損壞的地方。一些種植者在端柱和錨之間種植2-3棵樹做可視化标記，并生産更多的水果（圖1,15）。注意那些比内嵌式立柱還短的端柱。這一設計使部分格架縱向拉力。切記這是需要最佳支撐格架的一部分。一緻的立柱高度避免了頂線從第一個内嵌立柱向下傾斜到端柱。

2. H立柱, 地錨系統

H立柱錨系統由兩個重立柱組成，需壓實到至少3-4英尺（0.9米到1.2米）的原裝土壤中（圖9）。水平立柱安裝在約頂端鋼絲高度的3/4處，往往與第二高鋼絲的高度一緻。從第二個立柱/水平立柱的交點到靠近地端立柱處安裝一根地錨拉線。水平立柱應該是10-12英尺（3-3.6米）長。因為支撐線被安裝在角度很陡的位置，有端柱從地面凸出的危險，應避免較短的立柱。避免在垂直立柱上開槽，這會削弱立柱的堅固性且導緻腐爛。相反，用斜釘或螺旋釘來固定垂直立柱。當把這些固定線被拉緊後，水平立柱将被緊緊地固定在合适的位置。

這個系統避免了上述角柱系統存在的頂線向下傾斜問題，但是第一個内嵌柱應該與H立柱總成保持一個“半空間”。

一些種植者在第二個立柱的底部到第一個端柱的頂部之間安裝了一個立柱，試圖将角柱和H立柱結合起來。盡量不要這樣做，因為會像“千斤頂”一樣把尾杆從地下拔出來。

圖9

石質土壤通常選用H型立柱和地錨固系統

立柱材料

尋找高質量木質立柱是比較困難的。必須提前至少1年預定格架立柱，因此在定植後可快速安裝這些格架。安大略格架系統主要使用三種類型的木質立柱（, 2015）。

南部長葉松的幹密度最高（36-42 lbs/ft3），且顆粒不均勻（木頭數據庫，2015）。由于它們的細胞結構，這些立柱是最重、最結實和持久性最強的。在壓力處理期間，化學物質可滲透到整個立柱裡。雖然這些立柱的價格非常高，但是這些格架必須至少持續20年。歐洲人使用水泥柱子來為下一個果園構建格架系統。

西部黃葉松的幹密度較小（28-29 lbs/ft3），且比較均勻（木材數據庫，2015）。美國黑松常用來構建格架系統。這些樹生長較慢，質量很好、并且又高又直、很少打結。他們大多有10-12英尺（3-3.6米）的長度。

紅松的幹密度介于上述兩種長葉松之間（34 lbs/ft3），但是由于它們的結構，不像其他木材具有較長的持久性，其價格偏貴，他們比其他木材有更多的結。（木材數據庫，2015）。

1.抗彎曲強度與立柱的半徑的平方相關；因此5”直徑的立柱（2.5” 半徑2=6.25）比4”的立柱（2”半徑2=4）強50%以上。

2.使用機械驅動安裝的立柱錨地上的強度比使用土鑽方式安裝立柱高50%；立柱深度增加33%可100%增加其抗傾覆性的能力（Van ,1989）。

機械驅動安裝 土鑽安裝

3.加拿大安大略省通常用使用12英尺（3.6米）的立柱，但是安裝的深度必須大于30英寸（76厘米）。

4.在立柱上做好标記有助于确定最适的安裝深度，注意所有的立柱可能長度不同。

5.柱子1/4的長度應該留在地下，但是不要超過2.75英尺（83厘米）。

6.為端柱挑選質量最好的立柱。

7.果園中應該安裝16英尺（4.8米）的防雹網，地面高達4英尺（1.2米），12英尺高（3.6米）。

鐵絲和果樹支撐物

鐵絲可承載果實的重量，将其固定在立柱上，再轉移到行内柱上最終達到地面。假設一個成熟的嘎啦果園以3×11英尺（0.9×3.3米）的樹密度種植，産量為50箱/ac，這對加拿大安大略省來說是非常好并且可實現的。每個内嵌柱的間距為30英尺（9米），将每個内嵌柱和鐵絲連接起來，可承載10棵樹或320磅的果實。加上風荷載，這顯然需要堅固的格架系統。

鐵絲和間距

果園格架鐵絲應該如下：

1.最高鍍3層鋅，是指在鐵絲表面鍍鋅來延長其使用壽命。

2. 12.5規格的鐵絲，是指鐵絲的厚度或直徑（0.1英寸即2.54毫米）。

3.高拉力的鐵絲，是指鐵絲的拉力大，經過多年改造，目前一些供應商已經達到了200,。

參照供應商提供的鐵絲分配工具、線卷機、拉力工具及。高拉力的鐵絲應是250 lbs（Brown, 1996）。根據前人的經驗，人雖然能夠感受到适當的張力，但是隻有通過測量工具才能确定具體的張力。提供了一種測量拉力的工具（圖10）。果實收獲後檢查鐵絲的張力，必要時需進行重新擰緊。

圖10

圖10.張力測量工具

在加拿大安大略省，種植者有許多數字組合，鐵絲間距和樹木附着的方法！然而，有一些一緻的原則：

1.不允許使用長度超過1英尺以上的鐵絲，是因為受風和果實荷載量的影響，會造成樹木結構和性能的破損。

2.每年移除靠近主幹的大側枝，避免頂部鐵絲的高負載量；多數果實應該長在樹體的下部2/3處。

3.從種植開始，每隔2-2.5英尺至少要有一棵樹支撐；較近的間距不能提供足夠的支撐，并且不需要更緊密的間距。

4.支撐鐵絲應位于立柱的迎風側，在有風的情況下進行支撐，但至于在那一邊種樹還沒有達成一緻協議；迎風側的樹具有很多支撐物，因而沒必要使用樹體連接物；因潛在傷害和疾病的進入導緻背風面樹木的枝幹較少。

5.暴露在盛行風中的最外行樹木應安裝更緊的鐵絲來固定。

一些種植者更喜歡距離地面至少6英尺（1.8米）的鐵絲，以便為田間作業提供足夠的操作空間。一些種植者在底部鐵絲上捆綁了滴管系統。這在一定程度上減少了動物的傷害，保護設備并允許定期檢查。

鐵釘

圖11使用了長度為2”，雙刺，斜切，鍍鋅3級的鐵釘材料（圖11）。便宜的鐵釘材料對柱子的固定性不太好。較好鐵釘之間的差異較小。不應該将鐵釘緊緊地固定在鐵絲上。留出空間能使鐵絲自由滑動，并均勻地分配格架系統的負載量，彎曲可以幫助吸收風荷載，并保護鐵絲在安裝過程中不被劃傷，從而削弱他們的強度。安裝人員應該将鐵絲固定在立柱上，不要用鐵釘把鐵絲捆拉到立柱上，這樣會損害它。不要用鐵錘來敲打鐵絲，這樣會把鍍的鋅層磨掉。

圖11

圖11. 不同鐵釘材料

像圖11左邊的端點被削斜的鐵釘應該被固定在如圖12所示的位置（Pratt, 1989）。這裡做了兩件事情。第一，它确保了鐵釘不與木材的紋理對齊，以防止鐵釘的破裂和松動。第二，斜切點的平面在釘進木材中時就像锲子一樣，迫使釘腿可在這些平面旋轉。當鐵釘穿透木頭時，釘腿就會向外伸展，以幫助将鐵釘固定在适當的位置（圖13）。

圖12. 如圖11左側，帶有斜切端點的鐵釘位于與鐵絲垂直（1點鐘方向），與右側鐵絲呈20-30°（如上圖）。

圖13.如圖12所示安裝時，帶有如圖所示的斜切端點的鐵釘将會在木材内部展開，有助于将鐵釘固定在合适的位置。

一些種植者喜歡在立柱上鑽孔安裝鐵絲，這樣就完全不需要鐵釘将其固定在一起了。這在較為平坦的地面上效果更好一些。确保水平鑽孔，避免鐵絲發生彎曲。

很少有很平坦的果園，因為海拔的不同會對鐵絲産生垂直拉力。當鐵絲把斜角柱向上拉起時，将角釘向上釘入立柱中，并在非常陡的上升位置使用兩個鐵釘固定（Brown，1996）。這使在任何一種情況下都要把釘腿更深的釘進立柱中。關于海拔的極端變化，一些種植者通過在立柱上切割小凹口将鐵絲固定在恰當位置。在斜柱上凹口朝上，在上升立柱上凹口朝下。使用這種方法要謹慎小心，因為這會削弱立柱，降低其壓力，且可能導緻立柱破裂。應定期持續檢查松動的鐵釘并适時增添新鐵釘，特别是在果園坡度變化較大時。

鐵絲和樹木支撐物

有很多方法可以将果樹和格架系統連接在一起。在種植果樹時支撐樹很重要，因為它會長得更多，并且可以更快地開始結果。

盡快增加支撐物，再怎麼強調也不為過！

種植者将竹竿、金屬棒、細繩與底部的鐵絲直接連接起來，在苗圃上已取得了很大成功。務必定時監控和調整紮繩，避免在果樹生長過程中環繞果樹。

圖14和15中顯示了鐵絲間距的詳細信息，其中包括4個支撐鐵絲加5根較低的滴灌線。

高拉力鐵絲使用起來即困難又危險。确保工作人員要了解如何安全地使用鐵絲，立柱和其他安裝設備。在安裝格架系統時，應該始終使用安全措施、合适的手套、安全眼鏡和其他保護設備。

未來果樹格架系統

氣候變化專家預測，未來的農作物預計将受更頻繁、更劇烈、更難以預測的氣候影響，為了減輕這些風險，格架系統在成熟果園中具有很總要的作用。

1.幹旱：格架系統非常适合在鐵絲上安裝滴管系統。

2.降雨：種植果樹時，在每行中間加一些排水管，可以控制機械作業時車輪的速度，并将土壤夯實與樹根隔離開。

3.風：高密度果樹的種植有助于證實晚春或初秋防凍技術，比如風力機。未來格架系統可能是一種新的緩解方式，如灑水裝置。

4.冰雹：格架系統是支撐防爆網最好的支撐物，

5.日灼和熱應激：帶防雹網的格架系統可以遮陽并且減少熱量的積累。

6.蟲害管理：蘋果蟲害複合體随氣候的變化将會持續發展，格架可為檢測和創新應用技術提供框架。

7.檢測：安裝子格架上的傳感器用于氣候、作物/産量監測和視頻監控。

圖14

圖14 角柱系統中的理想結構是立柱、鐵絲和地面成60°的等邊三角形。注意端柱為14英尺（4.2米）長，以提供錨固和足夠高度的頂部鐵絲。此外，立柱基部到地錨的距離為9英尺（2.7米）。在行末端額外種植了兩棵樹來保護回接線系統。（注意最佳果樹高度為10英尺，行距為11英尺，鐵絲高度為9英尺）

圖15

圖15. 端柱之間12英尺（3.6米）的距離給立柱鐵絲提供了一個較小的角度，可以将果樹種植在這個空間。該示意圖顯示的最終樹高為10英尺（3米），9英尺高的鐵絲（2.7米），行距為11英尺（3.3米）。

結論

在加拿大安大略省，我們了解到具格架系統的果園比較整齊統一，管理方便且果實采收也比較容易。格架系統的未來一片光明。歐洲使用的水泥立柱很可能來源于加拿大安大略省。已經與其他作物一起使用的精确的作物管理，可以通過格架來輔助進行。GPS導航、機器人和自動化設備也可借助于格架來操作。然而，在未來這将取決于強大的格架設計和安裝，以提供生産高産量和質量的所需關鍵支撐物。

寶雞華聖果業有限責任公司技術部 編譯

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