促进新疆林果业机械化发展的对策研究*

胡东宇，黄力平，高健，祁玉莲，王建英，杨利萍

(1. 新疆林业科学院现代林业研究所，乌鲁木齐市，830000； 2. 61243部队，乌鲁木齐市，830002； 3. 新疆师范高等专科学校(新疆教育学院)，乌鲁木齐市，830063)

通讯作者：高健，男，1973年生，安徽阜阳人，硕士，正高级工程师；研究方向为林业资源监测、智慧林业等。E-mail: 462556168@qq.com

0 引言

国外林果业经过长期的发展，已经由单一环节的机械化向全产业连机械化方向发展。我国作为种植大国，繁重的体力劳动与农村劳动力短缺的矛盾在林果业发展中特别突出[1]。新疆作为我国林果业主产区之一，经过多年的发展，林果业已经呈现出大基地、大产业的发展格局，面对国内其他省市同质类果品盛果期的到来，面对新冠疫情带来的劳动力不足等问题，新疆果农对机械化发展的需求愈发迫切。

文章采用文献查阅和实地调研的方法，深入新疆林果业集中连片规模主产区，广泛听取各级党政、农机、林业、农业技术人员和果农对当地林果机械化技术推广、应用及林果业机械研发等方面的意见和建议，在此基础上围绕新疆特色林果业转型升级要求，研究推进新疆林果机械化发展的对策，提出实施林果机械化转型升级建议。

1 国内外主要环节林果机械发展

1.1 动力机械

国外果园动力机械起步较早，20世纪40年代初开始将大田农机改造用于果园作业，20世纪80年代后以欧美国家为主的果园机械发展较为成熟，国外一般将专业型果园轮式拖拉机从外形特征分为窄葡萄园型，中窄葡萄园型，宽葡萄园和一般果园型，从用途分为低矮型，高地隙型，发动机前悬、前后轮等直径(或非等直径)等类型。我国果园机械是由20世纪80年代开发的中小型轮式拖拉机变型而来，果园作业的适应性较差，整机技术与国际先进水平有较大差距[2]。2020年新疆拖拉机保有量68.38万台，配套农具 138.6 万台套，73.55 kW以上拖拉机和采棉机、联合收割机等机械装备达到4.43万台，主要使用以适应粮食作物为主的动力机械，针对林果专用的动力机械使用较少。在发展方向上，根据果园幼苗期、挂果期和盛果期不同时期[3]、不同立地条件、不同树种、不同栽植模式，应当选择以中小型、低矮型为主的适应性较强的专业型动力机械。

1.2 耕整地机械

耕整地机械是机械化生产的首要、基础性环节，耕整地机械在新疆林果产业中应用较多的有旋耕机和开沟机，主要用于提高果园管理水平，为果树施肥、翻土等使用。欧美发达国家的果园肥料深施机械向智能化、自动化方向发展，实现了靶向精准施肥、精量排肥，主要机械有液态施肥机、圆盘撒肥机和肥料深施机等。我国果园开沟施肥机械有了较大的发展，基本分为挖坑施肥机、圆盘开沟施肥机、链式开沟施肥机、立式破土施肥机和振动深施机。发展趋势上以宽幅大型化、复式功能化、高效智能化为主要方向[4]，但仍存在低质量制造、同质化竞争、机具配套比例低等问题，与国外技术水平尚有差距[5]。新疆林果业受株行距、树体高度、冠幅及栽培模式的影响，耕整地机械作业面较窄，间作式果园占比较高，中大型机械进地较为困难，仍需在适应不同树种的果园中加以改造、推广。

1.3 田间管理机械

新疆林果产田间管理机械主要在植保、修剪环节使用居多。20世纪欧美国家果园植保机械化体系已逐步成熟，以低喷量、精喷洒、低污染和高功效为主要方向发展[6]。国外植保机械主要有液力喷雾器、风送式喷雾器、塔式喷雾机、静电喷雾器等，果园种植农艺高度兼顾机械化需求，植保作业基本采用果树行间行走高压风送喷雾或隧道式跨行自走循环喷雾。英国生产的微型超容量喷雾机，喷雾细、用药少、精准度高，美国航空植保已成为大型核桃园的主要植保措施[7-8]。我国植保技术发展较快，形成了无人机植保、各型喷雾机，在涉农行业广泛使用。2020年新疆使用北斗卫星导航无人驾驶系统超1万台套、农用无人机超5 000台架，风送式喷雾机在阿克苏地区规模性苹果园中用量较大，极大的提高了植保环节工作效率。对比国内外植保机械的发展，新疆在植保机械中的应用普遍存在机型小、续航短的特点，结合土地规模化经营后，应向大型化、智能化植保机械为主要发展方向。

欧美国家修剪机械以气动修剪机为主，已经出现了成熟的生产企业与产品，性能和使用寿命上较优于国内产品。例如美国在核桃修剪上利用车载自动升降梯，结合长柄电剪、电锯、气动或液压剪进行枝条修剪，提升修剪速度50%，节省劳动力1/3[7-8]。新疆林果在修剪环节以修枝剪、手持式电锯、电动高枝剪等机械为主，升降平台使用较少，基本为人工攀爬修剪，在普及修剪机械使用率、推进修剪机械研发应用上需进一步加强。

1.4 收获机械

欧美等发达国家早在20世纪中期就开始将采摘机械研发和园艺相结合，与树木培育、树形修剪、设备研发相结合，通过树木修剪以适应于设备的采摘，美国研发的动力臂振动采摘机可将果实收集在伞形收集装置中，完成采摘，果实采收率达77%，但是该设备对地形要求较高，要求果树间距适度，需保证设备的通过性[9]。新疆收获环节机械主要用于核桃、红枣等干果收获，其中核桃收获以摇晃机为主，通过对树体的振动，使果实落地，人工捡拾装运后进入脱皮、清洗、烘干、筛选的环节；红枣收获以人工敲落为主，使果实落地，通过吹枣机将果实呈“一”字形集中，通过吸枣机吸入去杂进入清洗、分选的环节。新疆果品采收环节虽发展较快，但距国外规模性果园机械化发展的程度还有较大的提升空间。

苹果、香梨、葡萄、杏等鲜果，沙棘、枸杞等浆果目前机械化水平较低，主要是采收环节技术难度较大，采摘机器人的智能化水平尚未达到果品生产的要求，离实用化和普及化还有一定距离，还不能灵活适应不同工作环境、果品的平均采摘周期较长、果品识别率偏低、损伤率较高、制造成本过高，造成新疆鲜果、浆果主要为人工采收。

2 新疆林果业机械化发展现状

2.1 新疆林果业机械化发展水平

新疆林果机具由2012年的2.45万台(架)到2017年的2.98万台[10-11]，年均增长5.02%；林果业生产综合机械化水平由2012年的44.13%提高至2019年的48.22%[10]，年均增长2.24%。新疆农机总动力由2011年1 399.7万kW增长到2020年的2 150万kW[12]，年均增长11.3%，农业机械装备的发展为新疆林果业机械化水平的提高起到正向的促进作用。根据在农机管理部门收集的数据，2019年全国林果业机械化水平为24.76%，新疆主要农作物综合机械化水平为84.89%，农林牧渔综合机械化水平为68.57%，林果业生产综合机械化水平为48.22%。林果业生产综合机械化水平中，中耕机械化水平69.21%，施肥机械化水平50.11%，植保机械化水平86.46%，修剪机械化水平23.45%，采收机械化水平1.67%，田间转运机械化水平80.09%(图1)。

新疆林果业生产综合机械化水平高于全国林果业机械化平均水平，但与新疆主要农作物综合机械化水平相比仍然处于较低水平，依次为植保机械化水平(86.46%)>田间转运机械化水平(80.09%)>中耕机械化水平(69.21%)>施肥机械化水平(50.11%)>修剪机械化水平(23.45%)>采收机械化水平(1.67%)。

图1 2019年新疆林果业各环节机械化水平Fig. 1 Mechanization level of forestry and fruit industry in Xinjiang in 2019

2.2 新疆林果业机械化发展特点

2.2.1 地域间的不平衡

我国农业机械化发展不平衡不充分不协调矛盾突出，目前我国农机产品主要集中于动力机械、粮食生产机具等传统产品，特色经济作物等机械的研发和生产能力相对较弱，主要表现为粮食与特色作物之间、农林牧渔各业之间、平原与丘陵山区之间的农业机械化发展还不平衡[12]；从产业结构来看，北疆机械化水平高于南疆，最高为阿勒泰地区[13]，北疆主要以粮食作物为主，南疆以特色林果为主，不同的产业结构对发展机械化作业的要求不同，这是地域间机械化水平差异的主要原因。

2.2.2 发展环节上的不均衡

以新疆核桃产业为例，核桃各环节使用率较高的机械有中耕、施肥、植保、田间转运等，薄弱环节为修剪与采收。核桃机械化使用在规模上以中小型机械为主，核桃脱青皮、清洗、分级、分选、破壳取仁、切分、去核依靠人工或者小型机械，效率低、成本高，贮藏保鲜技术推广有限，与种植规模和产量不匹配。清洗烘干加工以单机作业为主，连续性差，清洗后的干果不能及时烘干，且烘干并未采用专用设备，导致果品褐变发霉[14]，容易导致果农增产不增收。

2.3 新疆林果机械购置补贴情况

根据农机补贴政策优先保证粮食、棉花、林果等主要农产品生产所需机具，实行应补尽补。补贴金额根据不同厂家同类产品的平均价格实行定额补贴，补贴价格不超过该机具总价的30%。补贴价格根据机型的不同有上限，普通机械不超过5万元；大型机械分三档，分别是15万元、20万元和25万元，补贴额度最高为60万元。林果机械化作业中，中耕、施肥、植保、田间转运机械基本都已纳入补贴大纲，产品种类丰富，能够较好的满足林果业种植、生产需求。部分用量大的林果专用采收机械未纳入补贴大纲，无法申请享受补贴，如红枣吹风机目前在灰枣采收，苹果、香梨、核桃落叶清园中用量较大，但原用途为森林防火设备，故未纳入补贴大纲。林果收获等薄弱作业环节先进适用机械的研发与引进试验亟待推进，以实现红枣、核桃、葡萄、沙棘等主要果品的机械化采收。

3 新疆主要林果产品机械化使用分析

林果业机械化在实现林业产业化进程中起着不可替代的作用，是发展农村集约经济的必然趋势[15]，同时也对农村劳动力转移有着显著的正向促进作用，机械化的使用可以减轻劳动强度，提高生产效率，具有显著的促进劳动力转移的功效[16]，对土地集约化、规模化经营有重要的现实意义[17]。机械化水平对农户种植结构有显著的正向影响[18]。2018—2020年全国农机购置补贴机具种类范围有15大类38个小类123个品目，其中涉及林果机械有11大类20个小类61个品目。与农作物通用的机械，如动力机械、耕整地机械、田间转运机械发展的较为成熟，在适应林果田间管理中作适当的调整优化即可；林果专用机械，如植保、修剪、收获机械，专业化程度较高，适用范围有限，季节性强，需加强政策支持，加大研发投入力度，以促进各环节林果机械化水平的提高。

1) 新疆常用林果机械效能。林果机械化水平的提高，对果品耕、种、收、初加工各环节工作效率的提高有正向促进作用，科学合理配置林果机械，可以改变以往单纯依靠人工作业的现状，可以大幅度减少人工作业强度，提高作业效率，减少人工成本[19]，在增加果农收益、促进林果产业化发展具有不可替代的作用(表1)。

2) 典型案例。一是“适度规模化经营+‘保姆式服务’”模式。在阿克苏地区温宿县托甫汗乡调研发现，该乡主要种植树种为核桃，面积达533 hm2，均采用全程机械化作业，林果机械化水平较高。该乡采取了一系列措施促进林果业提质增效，一是采取土地流转方式，将农户的土地连片式流转，由种植大户或合作社经营，统一管理，解放一部分劳动力外出务工，增加农民收入，同时连片的果园便于机械化作业，助推林果业提质增效；二是对于流转意愿不强的农户，采取“保姆式”服务，由企业统一为农户提供修剪、病虫害防治、采收等全生产周期服务。采取购买服务后，病虫害防治由人工防治4 500元/hm2降至植保无人机防治1 875 元/hm2，降幅58.3%；使用开沟机由挖掘机开沟1 500元/hm2降至375元/hm2，降幅25%；通过碎枝机使用，增加15 m3/hm2左右碎枝，减少了农家肥使用，节约成本约2 250元/hm2；通过使用电动修枝剪，由人工修剪0.067 hm2/d提升至0.2 hm2/d。核桃烘干房的建设，大幅提高了核桃白仁率，销售价格提高了2～3元/kg，通过一系列机械化措施降低成本约15 000 元/hm2。通过统一管理和机械化装备的使用，使座果率提升了30%，果品品质大幅增加，产品的附加值不断提升。

二是“生态护林员+林果技术服务队”模式。在喀什地区泽普县阿依库勒乡调研发现，当地农机合作社依托泽普县阿依库勒乡林业工作站成立，组织92名生态护林员成立了林果技术服务队，生态护林员担任技术服务人员，对林果生产中抹芽、修剪、植保环节进行机械化作业，对贫困户无偿服务，对一般户有偿服务。工费3 300元/hm2，较人工作业降低了50%。采取“生态护林员+林果技术服务队”的模式，解决了生产期劳动力不足的问题，同时使红枣产量由4 500 kg/hm2增加至9 000 kg/hm2，提质增效作用明显，同时能够适当增加生态护林员收入，提升护林员的专业技术水平，提高了工作积极性。

表1 新疆主要林果产品常用机械效能Tab. 1 Mechanical efficiency of main forest and fruit products in Xinjiang

4 制约新疆林果业机械化水平的主要瓶颈

4.1 农机装备结构与产业布局不相适应

新疆农机装备发展结构不平衡，主要表现在粮、棉等农机装备发展较快，果、畜等产业装备发展较为落后。林果机械化发展中，中耕、施肥机械化水平均有较大的提升空间，薄弱环节为修剪与采收，其中又以鲜果与浆果的采收机械最为短缺。林果机械购置补贴及机械化作业补贴力度有限，难以满足新技术新机具的示范推广需求，林果修剪、采收环节的部分林果专用机械尚未进入补贴大纲，果农办理农机补贴程序复杂。

4.2 农机农艺融合发展的协同机制不健全

农机、农艺标准化、规范化、宜机化生产及产业化经营滞后[20]。农机、农艺专家之间交流较少，果树种植和栽培管理模式与机械装备不能相互配套问题较为突出。从建园初期、田间管理到果品采收均未能考虑机械化作业[21]。新疆林果栽培模式主要为建园式果园和农林间作式果园，其中农林间作模式占比较大，达到盛果期的果园郁闭度较高，机械化操作困难，没有预留机械装备和设施的安装及使用空间。果园机械装备的研发缺乏针对性，严重影响果园机械化生产的推广应用，大规模机械化作业实现较为困难。同时，农机销售市场、作业市场和维修市场缺乏服务规范，林果专用机械使用期短，机具利用季节性较强，闲置率较高，售后不如通用机械。

4.3 林果简便易用的机械研发滞后

新疆果园机械化发展处于起步阶段，对果园机械研发的重视程度不够，在果园机械研发上的投入远不如粮棉等作物机械的科研投入，致使果园机械相关人才缺乏，果园机械的引进、消化、吸收、创新工作相对滞后。现有林果机械生产和研发主要集中在中耕、植保、灌溉和埋土防寒机械等通用机械方面，而专用的林果修剪、采收机械研发力度不够，无论从类型和质量上都难以满足林果产业规模化、专业化、标准化发展的需要。同时，林果专用采摘机械市场份额小，技术难度高，生产企业研发生产风险较大。

4.4 突发公共卫生事件对劳动力的制约

新冠疫情重大突发公共卫生事件导致果品集中采收期用工短缺，以莎车县巴旦木产业为例，莎车县成立了巴旦木采收服务队伍，对全县61.5 khm2巴旦木进行人工采收，因成熟期集中，未能对巴旦木进行分级销售，全部按统货售出，平均价格18元/kg，若巴旦木能够及时采收，按市场要求分级，薄壳巴旦木价格超过38元/kg，在一定程度上影响了果农收益。加之新疆林果采摘期与农作物收获期高度重叠，特别是釆摘成本占生产成本比例持续上升，林果机械化的推广应用亟待发展。

5 提高新疆林果业机械化水平的建议

5.1 完善农业装备结构与林果产业发展布局

引导新疆林果机械化发展中施肥、修剪、收获等薄弱环节的政策和资金支持力度，将林果生产中用量大、实用性强的林果机械纳入农机推广鉴定目录，在国家现有补贴基础上提高补贴标准，有条件地区可采取地、县两级累加补贴，补齐产业结构短板。加强农机购置补贴政策精准落实到位，在农机市场和专业合作社派驻农机助理，贴近服务，宣传、指导办理农机补贴手续和农机使用及保养技术。

5.2 促进林果机械农机农艺协同发展

标准化建设方面，农林等科研院所开展联合攻关，针对新疆林果12个林果主栽树种，构建宜机化栽培技术、机械化作业技术规程，促进林果业生产种植、机械作业标准化。田间管理方面，按照“宜林则林、宜农则农”的方式，逐步加大建园式果园建设规模，推进水肥一体化技术，以促进林果全程机械化水平的提高。社会化服务方面，培育壮大农机专业户、农机合作社、农机作业公司等新型农机服务组织，如江苏泗洪县农机部门开发的“嘀嘀农机”系统，农户有作业需求，一键发布信息，周边的农机手来“抢单”，有效缓解供需双方需求[22]。鼓励开展设备租赁服务，提高设备的使用率及保养率。

5.3 加强林果机械的研发应用

加大先进适用、操作简便、多功能通用型的高效林果业生产加工专用机械的研发、推广。加强科研机构、高校与设备制造企业联合攻关，开展当前急需的鲜果、浆果采摘关键设备的引进和研发，开展宜机化栽植模式和宜机化品种选育研究，推广种植有利于机械化作业、适合加工的林果新品种。鼓励本土农机企业开展针对地域性的林果机械设备研发，如红枣拾筛一体机、树干涂白机等，并给予项目资金支持。支持林果企业、合作社为主导的林果机械化示范园和智慧果园示范园建设，一体推进“互联网+农机作业”[18]。结合提质增效工作，在保质、保量的基础上加强宜机化改造，控制株行距和高度。加强对农机购置补贴的政策宣传，提高基层林果机械应用意识。

5.4 提高应对突发事件的能力

加快推进新疆林果机械化的研发、推广、应用，将林果机械化的应用作为应对突发性公共卫生事件的重要手段。依托林业站组织生态护林员组成一支稳定的林果技术服务队，统一购买林果机械设备，集中使用和保管，应对突发事件时能够及时有效解决果农需求。

6 结论

新疆林果机械化水平由2012年的44.13%提高至2019年的48.22%，林果机械化装备蓬勃发展，机械化装备应用逐年提高，为果农解决了耕、种、收环节一系列生产难题。采用文献查阅、实地调研的方法，结合新疆林果业发展实际，对国内外各主要环节林果业发展、林果机械化使用效能、制约新疆林果业机械化水平的主要瓶颈进行了调查研究。主要结论如下。

第一，从新疆林果机械的现状看，新疆林果业生产综合机械化水平为48.22%，高于全国林果业机械化水平24.76%，但与新疆主要农作物综合机械化水平84.89%相比仍然处于较低水平，主要表现在地域间的不平衡、发展环节上的不均衡，南疆低于北疆，修剪、采收低于其它环节。

第二，从新疆林果机械的发展看，制约主要瓶颈有新疆林果机械化仍存在农机装备结构与产业布局不相适应，部分林果机械未能纳入农机补贴；农机农艺融合发展的协同机制不健全，标准化果园建设滞后，农机具社会化服务不完善；林果机械关键环节研发滞后，研发投入风险较高；突发事件等因素造成劳动力不足，与林果产业发展不相适应。

第三，林果机械化发展对促进林果业一二三产融合发展有积极的推动作用，在促进产业发展，推进乡村振兴，带动果农增收致富中发挥不可替代的作用。为补齐产业短板，满足林果业规模化、专业化、标准化发展的需要，新疆林果机械化发展应加强薄弱环节的研发和扶持力度，推进林果业生产种植、机械作业标准化建设，提升林果机械社会化服务水平，构建应对突发事件的应急体系，一体推进新疆林果机械化水平高质量发展。