果园机械化生产技术现状及装备特征

马永明

(上海市金山区农业机械化管理站，上海 201599)

0 引言

我国是水果生产大国，水果种类丰富且产量较高，随着市场对水果产量需求的逐渐提升，水果产业发展迅速，成为继粮食、蔬菜后的第三类农业经济支撑，在我国市场贸易中占重要地位，对于保证我国国民经济发展十分重要。但是水果属于劳动密集型产业，对劳动力需求较高，但是随着我国老龄化严重，实现果园机械化生产势在必行。

果园机械化生产是水果产业发展的重要组成部分，也是我国农业机械化的重要组成部分[1]。目前，果园生产各项作业环节主要依靠人力进行，劳动强度大且人工费用较高，因此，提高果园生产机械化程度对于提高果园生产效率、降低果农生产成本具有重要意义[2]。

果园生产作业主要包括苗木移栽、果园排灌、施肥管理、植保、中耕除草及水果收获等作业环节，水果收获后还需要进行进一步加工，对相关机械化设备及技术要求更高，甚至无法用人工替代[3]。目前，我国果园生产技术应用持续滞后于水果产业的发展需要，机械化水平低是限制水果产业生产效率提升及稳定发展的重要因素。

针对以上问题，本研究以提高果园机械化生产为主要研究目标，基于目前国内外果园机械化生产发展现状，提出目前国内制约果园机械化提升的主要条件，系统论述了果园机械化发展的需求，提出未来我国果园机械化发展主要方向。研究结果可以为果园机械化发展与果园生产提供参考和借鉴。

1 果园机械化生产技术的战略意义

1.1 实现水果产业节本增效，促进区域经济均衡发展

水果产业是个别地区的支柱产业，是农民的主要经济收入，但是由于我国目前果园种植规模较小，果园机械化技术水平较低，人工劳作是目前果园生产的主要方式，但是人工劳动成本较高，工作量较大，导致水果生产成本较高。果园机械化较为发达的国家果农收入较高，且经过加工后的水果附加值更高，可以进一步提高果农收入，因此，发展果园机械化技术，提高果园机械化水平是提高果农收入、促进不同区域经济均衡发展的重要条件。

1.2 改变水果生产方式

水果生产是劳动密集型生产体系[4]，从水果种植、中耕管理到水果收获都依靠人工进行，人工费用高，劳动强度大及工作效率低限制了水果产业经济效益的提升。尤其是在大规模果园生产中，应用大型果园机械可以大幅度降低劳动强度，优化传统水果生产方式，提高生产效率。

1.3 提高水果生产安全性，实现经济持续发展

果园机械化技术可以实现水果生产过程中定量施肥、喷药，提高农业资源利用效率，减少由于粗放式施肥、喷药造成的农田环境污染，减少生态环境污染，保证果园生产过程中的安全性与科学性。目前，果园机械化较为发达的国家化肥、农药利用效率可达60%以上，但是我国化肥、农药利用效率仅在30%～45%左右[5]。

1.4 促进农村劳动力转移，推动农业现代化进程

目前，我国正处于由农业大国向工业大国转变的重要发展时期，农村大量劳动力向城镇转移，农村劳动力大量减少，严重影响了当地水果产业的发展，因此，大力发展果园机械化生产技术是弥补劳动力短缺的重要保障条件，对于加快我国农业现代化进程具有重要意义。

2 国内外果园机械化发展现状

2.1 国外发展现状

2.1.1 果园管理机械化

目前，美国、日本、西班牙等国家为水果机械化生产强国，大部分水果生产作业工序已经实现机械化生产，包括苗木移栽、修剪、中耕施肥及植保喷药等环节已经实现了机械化作业，并在田间形成了完善的节水灌溉系统，部分果园还安装了人工降雨装置用于植保，生产效率较高。但是目前鲜食水果采摘主要依靠人工进行，部分国家采用自走式行走机械及提升机械进行人工采摘辅助，减轻农户采摘后的运输工序。

2.1.2 水果采后保鲜、加工技术

水果采后保鲜及深加工技术直接影响水果的经济价值及收益，例如，美国及日本部分地区实现了水果采摘后的选果、打蜡、分级及包装等工序通过自动化流动生产线进行批量生产，采用无损伤检测仪器对水果品质进行监测，并且水果采摘后的冷藏、保鲜、运输等形成了完善的产业链条。

2.2 国内发展现状及制约因素

我国热带及亚热带地区是水果重要生产基地，水果产量逐年增加(表1)[6]，因此，果园机械化生产对于保证水果高产、稳产具有重要意义。目前，大部分生产地区对于水果产业机械化生产认识不足，对于果园机械化生产投入资金及扶持力度不足，另一方面，对于果园机械产品的购置没有纳入补贴范围，限制了果园机械化生产水平的提升。我国果园机械设备生产自主创新能力较弱，且关于果园机械装备的生产企业较少，这成为限制我国果园机械化生产的重要原因之一。

表1 植保无人机技术参数

3 果园机械化发展需求分析

3.1 果园病虫害防治机械

病虫害防治工作是果园管理的重要环节，果园平均每年喷药约10～15次，其工作任务量较为繁重。在当前绿色、可持续农业发展理念的基础上，我国农药施用量正在逐渐减少，因此，提高农药喷洒效率十分重要。目前果园常见的病虫害防治机械主要包括背负式、喷杆式和无人机施药技术。目前背负式、喷杆式机械难以满足大面积果园病虫害防治需求，主要以无人机植保技术为主要病虫害防治手段。

果园植保机械技术较为落后成为目前限制果园机械化发展的重要因素之一，随着食品安全质量标准的不断提高，人们对食品安全质量问题愈发重视，减少果园生产过程中农药、化肥残留成为水果发展产业亟需解决的问题之一，为了减少水果种植过程中的农药残留，应将农药化肥控制在合理标准内。无人机是目前果园植保中常见农业机械，目前常见的果园植保无人机主要类型及参数特征如表1所示。未来应该进一步加强防雾滴漂移功能，提高雾滴的穿透性，提高果园植保效率。

3.2 果园修剪机械

果园的整形修剪是一项季节性较强、劳动密集型的果园管理工作，通过科学的果树修剪可以实现标准化果园生产，为后期收获机械工作创造便利条件。机械化修剪技术主要是在拖拉机上安装可以上下、左右移动的修剪工具，将果树修剪成标准的形状。目前，常见的果园修剪机械主要包括往复割刀式、转刀式和圆盘锯齿式。国内果园修剪机械研究起步较晚，未来应该逐步引进国外先进的果园修剪机械进行改造和优化，并且研发果园修剪机器人实现果园树木的任意修剪和任意调控，实现果园修剪工作的远程化、智能化发展。

3.3 果园排灌机械

田间灌溉是水果生产的重要环节，但是由于果园生产主要集中在丘陵山区，水资源较少，因此，提高果园灌溉利用率是促进水果产业可持续发展的重要因素。发展投资成本小、管道材料少、占地小等排灌设施，另一方面，提高排灌自动化技术也是促进果园机械化发展的重要途径之一。

3.4 果园除草机械

果园杂草对果树生长负面影响较大，能够直接或者间接影响果园产量。杂草与果树之间竞争养分，并且容易诱发各种病虫危害，降低水果产量及品质，因此，果园机械华除草是果园机械化管理的重要组成部分。目前果园除草方式主要包括人工除草、药剂除草和机械除草等方式。人工除草劳动强度大，作业效率低，因此实现果园机械化除草对于提高果园生产效率十分重要。目前果园除草机械主要以仿形割草机为主，通过滑盘和机械提升调节除草高度和角度等，但是由于果园多土地平整度较低，坡度起伏较大，导致割草机在果园通过性较差，难以实现有效割草，留茬高度不一致，切割器容易发生“撞刀”现象，未来应该在现有基础上解决割草机切割器“撞刀”问题，对切割器进行优化设计，提高切割器的通过性问题，避免割草器在田间作业时产生“漏割”和“未割”现象。

3.5 果园运输机械

传统在平原运输的车辆难以适应果园运输的需要，因此果园内运输是果园机械华生产的重要组成部分。目前我国针对果园内运输机械研究较少，主要以进口的丘陵果园运输设备为主，不适宜于我国果园种植环境，并且造价昂贵，不能在我国果园机械化生产中发挥作用。因此，未来应该针对我国果园地理环境设计出适宜我国果园机械化运输的动力机械，实现果园内的果实运输等。

4 结论与展望

4.1 结论

我国针对水果机械化生产提出了2030年发展总目标，强调要重点解决果园机械装备的技术瓶颈，完善果园基础设施建设与相关装备研发，加强水果生产机械化、水果采后保鲜技术及水果贮藏技术的开发与研究，逐步完善水果机械化生产体系，逐步建立果园机械化示范基地，加强对果园生产机械化发展的支持与研发力度，因地制宜、分类指导，以点带面，实现不同区域的并行发展，逐步推动我国水果生产机械化快速发展。

4.2 展望

果园产业的未来发展应以满足社会对水果需求为基础，以提高果农收益为发展目标，大力发展果园机械化生产，提高果园生产效率，重点突破制约果园机械化发展的技术瓶颈，实现水果机械化生产装备由模仿制造到适用于我国农业生产的自主创新机械研发，为促进水果产业机械化发展提供技术装备保障。