機械化背景下林果專業中采收技術的研究與發展

劉中華

摘 要 采收是林果作業關鍵的環節.在機械化視域下，實現林果全程采收機械化對提升果農經濟效益及促進果林產業長遠發展發揮著重要的作用。本文為深入探討林果專業采收技術的現狀與發展，對國內外林果采收技術資料進行收集整理。首先由國外氣吹式振動技術、機械振動技術及樹干撞擊式技術進行探討。其次，通過著重探討我國林果專業采收技術的研究，提出對未來采收技術發展方向的展望。

關鍵詞 機械化；林果專業；采收技術

1 引言

我國林果種植面積占世界首位，約為1357萬km2，總產量突破3.2億噸，是在蔬菜、糧食之后，我國第三大產業，對全面推進我國市場經濟發展發揮著關鍵的作用。采收作業做為林果生產中重要環節，勞動密集、季節性強、人力需求比重較大，約為46%-56%。因此加強對林果采收技術的研究，可有效提升我國林果產業生產效益，促進經濟水平提升，推動我國林果業可持續發展。

2 國外林果專業采收機械化技術

2.1 氣力式振動采收技術

氣力式采收技術主要有氣吸式和氣吹式兩類。其中氣吹式采收是以大功率鼓風機噴出高壓氣流的方式，促使林果樹冠產生震動，隨后通過改變導向裝置頻率調整氣流方向，促使果實在震搖過程中產生慣力，進而從樹冠脫落，完成采收作業。而氣吸式采收技術則與氣吹式技術相反，氣吹式能夠有效利用空氣負壓原理，改變采收對象周邊空氣結構，使其形成空氣負壓，拖拽果實進入采收機的采果裝置內部，并經吸風道、吸口管道、果實沉降室，最后墜落到傳送帶上。美國農業學家懷特厄爾曾對氣力式與氣吸式采收技術進行6個季度實驗。結果顯示在林果收獲試驗中，氣吸式與氣吹式采摘效果低下，不利于當地林果專業的采摘作業。然而當果實與枝干的連接力小于特定值后，采摘效率明顯提升。因而使用化學方法改變果實與枝干的力矩能夠彌補氣力式采收技術的弊端。

2.2 機械式振動采收技術

機械振動采收技術根據物理振動原理不同可分為樹干撞擊式采收技術、樹冠振動式技術與樹枝振動式技術三種。首先，樹干撞擊式技術主要采用曲柄連桿或偏心塊裝置的往復運動，對林果樹干進行猛烈撞擊或震動，促使果實受迫振動，達到完成采收作業的目的。英國農業學家道格對黑加侖果林進行4個季度的采收試驗，振動時間維持在4s-8s時間內，采收率為70%。然而采用多方位與線性振動時，采收率增加到95%。并且隨著果實成熟度的變化，振動式采收率呈現出上升態勢。法國農林學家安格爾森通過一系實踐研究，發現隨著振動時間的延長及采用落果劑與否，對林果采收率具有直觀的影響。其次是樹冠振動式。通過梳齒裝置對林果樹冠進行梳刷與振動，促使林果樹枝發生振動從而實現分離林果果實的目的。道格以激振器不同頻率、不同振幅及時間對特定區域的果林進行試驗，發覺振幅在400mm、頻率在4.5Hz時，采收效果最佳。最后是樹枝振動式技術。該技術主要通過手持式振動采摘機進行林果采收作業，在作業環節中，儀器以采油機、電機及拖拉機作為動力，促使曲柄連桿裝置進行往復運動，從而達到脫離林果果實的目的。德國學者普魯斯特對5種果樹進行試驗，發現樹枝振動式機器在采收環節中，加大果實減產的概率。然而使用落果劑能夠有效改善此現象。

3 國內林果專業采收機械化技術

我國上世紀70年代以來開始林果采收技術的研究，相繼通過震動、梳刷等方式對林果采收環節進行試驗，并發現不同林果落果率與振幅、時間及激振頻率間的聯系。根據我國特有的林果屬性，研發出諸多具備民族特色的采收器。例如手工枸杞采摘器、沙棘采收機等。此外除機械化技術外，我國學者將林果采收技術拓展到化學領域，結合乙烯利試劑形成卓有成效的化學采摘法。這些采收方法在某種程度上改善采收條件，提升工藝水平，但存在著損傷果樹、效率低下等問題。2010年后，我國學者集中對新疆地區林果機械化采收技術進行研究。2010年新疆農墾機械研究所結合當地林果特征及特性，研制出以抱搖式為主的紅棗采收機。經過相關試驗表面，該儀器采收率與生產率均達到國際標準水平。與人工采收相比，約提升4-10倍，可搖落林果79%-93%的果實，然而僅限于樹高4m以上、直徑大于200mm的果樹。2013年南京林大機械工程學院針對中國特有的果林模式存在機械化環境差、空間小等問題，設計出偏心式振動采摘機，并通過在新疆地域進行采收試驗，得出激振裝置頻率對林果樹干落果率具有關鍵影響。并發現頻率維持在30Hz時，林果樹干采收率與振幅可達最大值，為9.83mm與89.9%。然而超過該振幅時則會嚴重損傷果樹樹干。綜上，國外林果機械化采收技術研究較早，技術成熟，被廣泛應用到實際生產中。然而卻無法適用于我國林果種植模式。而國內林果采收技術則嚴重依托于國外相關理論，起步較晚，結構簡單，技術含量少。

4 我國林果專業機械化采收技術展望

目前國內外主流采收技術以振動式為主，雖在某種程度上提升林果采摘效率，降低勞動強度，然而由于振動裝置在采收環節中對樹干進行強制性振動或撞擊，難免會對果樹造成損傷。因而可考慮采用自激振動設備，或者將氣力式與振動式進行有機的結合，以此減少果樹枝干損壞，提高林果生產效益。此外，林果采收作業中，往往出現果實之間摩擦與碰撞現象，造成果實大面積損害的問題。因此，為有效降低損害率，可對果實接收材料進行研究，研制出緩沖效果良好的材料，以提升果實的完好率。其中在材料選擇層面，應結合不同果樹果實的屬性，如質量較大的果實則需采用韌性較高的材料；若果實體積較小，則適用于面料結構緊密的材料。最后，由于我國林果種植模式多采用密集型種植，因而林果采收機的設計程度較為復雜。因此可結合國外果林種植模式，構建試用于機械化采收技術的果林種植模式，從而加快我國林果產業機械化的進程。

5 結語

林果產業是我國主要的經濟產業，種植總面積大，產量豐富。在機械化背景下，為有效提升林果采收環節的質量與效率，應注重對采收技術機械化水平的提升。雖然現階段國外采收技術已發展到一定規模，并全面投入到市場運用中，卻難以適用于我國特有的林果采收作業環節。因而應從改善采收技術與改革果林種植模式入手，提升林果采收技術機械化程度，從而真正推動我國林果產業的發展。

參考文獻：

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