果園機械化生產技術現狀及裝備特征

馬永明

(上海市金山區農業機械化管理站，上海 201599)

0 引言

我國是水果生產大國，水果種類豐富且產量較高，隨著市場對水果產量需求的逐漸提升，水果產業發展迅速，成為繼糧食、蔬菜后的第三類農業經濟支撐，在我國市場貿易中占重要地位，對于保證我國國民經濟發展十分重要。但是水果屬于勞動密集型產業，對勞動力需求較高，但是隨著我國老齡化嚴重，實現果園機械化生產勢在必行。

果園機械化生產是水果產業發展的重要組成部分，也是我國農業機械化的重要組成部分[1]。目前，果園生產各項作業環節主要依靠人力進行，勞動強度大且人工費用較高，因此，提高果園生產機械化程度對于提高果園生產效率、降低果農生產成本具有重要意義[2]。

果園生產作業主要包括苗木移栽、果園排灌、施肥管理、植保、中耕除草及水果收獲等作業環節，水果收獲后還需要進行進一步加工，對相關機械化設備及技術要求更高，甚至無法用人工替代[3]。目前，我國果園生產技術應用持續滯后于水果產業的發展需要，機械化水平低是限制水果產業生產效率提升及穩定發展的重要因素。

針對以上問題，本研究以提高果園機械化生產為主要研究目標，基于目前國內外果園機械化生產發展現狀，提出目前國內制約果園機械化提升的主要條件，系統論述了果園機械化發展的需求，提出未來我國果園機械化發展主要方向。研究結果可以為果園機械化發展與果園生產提供參考和借鑒。

1 果園機械化生產技術的戰略意義

1.1 實現水果產業節本增效，促進區域經濟均衡發展

水果產業是個別地區的支柱產業，是農民的主要經濟收入，但是由于我國目前果園種植規模較小，果園機械化技術水平較低，人工勞作是目前果園生產的主要方式，但是人工勞動成本較高，工作量較大，導致水果生產成本較高。果園機械化較為發達的國家果農收入較高，且經過加工后的水果附加值更高，可以進一步提高果農收入，因此，發展果園機械化技術，提高果園機械化水平是提高果農收入、促進不同區域經濟均衡發展的重要條件。

1.2 改變水果生產方式

水果生產是勞動密集型生產體系[4]，從水果種植、中耕管理到水果收獲都依靠人工進行，人工費用高，勞動強度大及工作效率低限制了水果產業經濟效益的提升。尤其是在大規模果園生產中，應用大型果園機械可以大幅度降低勞動強度，優化傳統水果生產方式，提高生產效率。

1.3 提高水果生產安全性，實現經濟持續發展

果園機械化技術可以實現水果生產過程中定量施肥、噴藥，提高農業資源利用效率，減少由于粗放式施肥、噴藥造成的農田環境污染，減少生態環境污染，保證果園生產過程中的安全性與科學性。目前，果園機械化較為發達的國家化肥、農藥利用效率可達60%以上，但是我國化肥、農藥利用效率僅在30%～45%左右[5]。

1.4 促進農村勞動力轉移，推動農業現代化進程

目前，我國正處于由農業大國向工業大國轉變的重要發展時期，農村大量勞動力向城鎮轉移，農村勞動力大量減少，嚴重影響了當地水果產業的發展，因此，大力發展果園機械化生產技術是彌補勞動力短缺的重要保障條件，對于加快我國農業現代化進程具有重要意義。

2 國內外果園機械化發展現狀

2.1 國外發展現狀

2.1.1 果園管理機械化

目前，美國、日本、西班牙等國家為水果機械化生產強國，大部分水果生產作業工序已經實現機械化生產，包括苗木移栽、修剪、中耕施肥及植保噴藥等環節已經實現了機械化作業，并在田間形成了完善的節水灌溉系統，部分果園還安裝了人工降雨裝置用于植保，生產效率較高。但是目前鮮食水果采摘主要依靠人工進行，部分國家采用自走式行走機械及提升機械進行人工采摘輔助，減輕農戶采摘后的運輸工序。

2.1.2 水果采后保鮮、加工技術

水果采后保鮮及深加工技術直接影響水果的經濟價值及收益，例如，美國及日本部分地區實現了水果采摘后的選果、打蠟、分級及包裝等工序通過自動化流動生產線進行批量生產，采用無損傷檢測儀器對水果品質進行監測，并且水果采摘后的冷藏、保鮮、運輸等形成了完善的產業鏈條。

2.2 國內發展現狀及制約因素

我國熱帶及亞熱帶地區是水果重要生產基地，水果產量逐年增加(表1)[6]，因此，果園機械化生產對于保證水果高產、穩產具有重要意義。目前，大部分生產地區對于水果產業機械化生產認識不足，對于果園機械化生產投入資金及扶持力度不足，另一方面，對于果園機械產品的購置沒有納入補貼范圍，限制了果園機械化生產水平的提升。我國果園機械設備生產自主創新能力較弱，且關于果園機械裝備的生產企業較少，這成為限制我國果園機械化生產的重要原因之一。

表1 植保無人機技術參數

3 果園機械化發展需求分析

3.1 果園病蟲害防治機械

病蟲害防治工作是果園管理的重要環節，果園平均每年噴藥約10～15次，其工作任務量較為繁重。在當前綠色、可持續農業發展理念的基礎上，我國農藥施用量正在逐漸減少，因此，提高農藥噴灑效率十分重要。目前果園常見的病蟲害防治機械主要包括背負式、噴桿式和無人機施藥技術。目前背負式、噴桿式機械難以滿足大面積果園病蟲害防治需求，主要以無人機植保技術為主要病蟲害防治手段。

果園植保機械技術較為落后成為目前限制果園機械化發展的重要因素之一，隨著食品安全質量標準的不斷提高，人們對食品安全質量問題愈發重視，減少果園生產過程中農藥、化肥殘留成為水果發展產業亟需解決的問題之一，為了減少水果種植過程中的農藥殘留，應將農藥化肥控制在合理標準內。無人機是目前果園植保中常見農業機械，目前常見的果園植保無人機主要類型及參數特征如表1所示。未來應該進一步加強防霧滴漂移功能，提高霧滴的穿透性，提高果園植保效率。

3.2 果園修剪機械

果園的整形修剪是一項季節性較強、勞動密集型的果園管理工作，通過科學的果樹修剪可以實現標準化果園生產，為后期收獲機械工作創造便利條件。機械化修剪技術主要是在拖拉機上安裝可以上下、左右移動的修剪工具，將果樹修剪成標準的形狀。目前，常見的果園修剪機械主要包括往復割刀式、轉刀式和圓盤鋸齒式。國內果園修剪機械研究起步較晚，未來應該逐步引進國外先進的果園修剪機械進行改造和優化，并且研發果園修剪機器人實現果園樹木的任意修剪和任意調控，實現果園修剪工作的遠程化、智能化發展。

3.3 果園排灌機械

田間灌溉是水果生產的重要環節，但是由于果園生產主要集中在丘陵山區，水資源較少，因此，提高果園灌溉利用率是促進水果產業可持續發展的重要因素。發展投資成本小、管道材料少、占地小等排灌設施，另一方面，提高排灌自動化技術也是促進果園機械化發展的重要途徑之一。

3.4 果園除草機械

果園雜草對果樹生長負面影響較大，能夠直接或者間接影響果園產量。雜草與果樹之間競爭養分，并且容易誘發各種病蟲危害，降低水果產量及品質，因此，果園機械華除草是果園機械化管理的重要組成部分。目前果園除草方式主要包括人工除草、藥劑除草和機械除草等方式。人工除草勞動強度大，作業效率低，因此實現果園機械化除草對于提高果園生產效率十分重要。目前果園除草機械主要以仿形割草機為主，通過滑盤和機械提升調節除草高度和角度等，但是由于果園多土地平整度較低，坡度起伏較大，導致割草機在果園通過性較差，難以實現有效割草，留茬高度不一致，切割器容易發生“撞刀”現象，未來應該在現有基礎上解決割草機切割器“撞刀”問題，對切割器進行優化設計，提高切割器的通過性問題，避免割草器在田間作業時產生“漏割”和“未割”現象。

3.5 果園運輸機械

傳統在平原運輸的車輛難以適應果園運輸的需要，因此果園內運輸是果園機械華生產的重要組成部分。目前我國針對果園內運輸機械研究較少，主要以進口的丘陵果園運輸設備為主，不適宜于我國果園種植環境，并且造價昂貴，不能在我國果園機械化生產中發揮作用。因此，未來應該針對我國果園地理環境設計出適宜我國果園機械化運輸的動力機械，實現果園內的果實運輸等。

4 結論與展望

4.1 結論

我國針對水果機械化生產提出了2030年發展總目標，強調要重點解決果園機械裝備的技術瓶頸，完善果園基礎設施建設與相關裝備研發，加強水果生產機械化、水果采后保鮮技術及水果貯藏技術的開發與研究，逐步完善水果機械化生產體系，逐步建立果園機械化示范基地，加強對果園生產機械化發展的支持與研發力度，因地制宜、分類指導，以點帶面，實現不同區域的并行發展，逐步推動我國水果生產機械化快速發展。

4.2 展望

果園產業的未來發展應以滿足社會對水果需求為基礎，以提高果農收益為發展目標，大力發展果園機械化生產，提高果園生產效率，重點突破制約果園機械化發展的技術瓶頸，實現水果機械化生產裝備由模仿制造到適用于我國農業生產的自主創新機械研發，為促進水果產業機械化發展提供技術裝備保障。