山東省果園機(jī)械化作業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

宋月鵬，耿曉陽(yáng)，辛力，張明，高東升

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)：1a.機(jī)械與電子工程學(xué)院，1b.園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安 271018；2.山東省果樹研究所；3.山東省聊城市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院果樹研究所)

果品產(chǎn)業(yè)是中國(guó)農(nóng)業(yè)中最具國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一，目前已成為優(yōu)勢(shì)林果產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收致富的新亮點(diǎn)和支柱產(chǎn)業(yè)[1]。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化建設(shè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和供給側(cè)改革的逐步推進(jìn)，生產(chǎn)成本逐年提高，已經(jīng)成為制約果品產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。大力發(fā)展果園管理的機(jī)械化作業(yè)，減輕果農(nóng)勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約勞動(dòng)成本已成為業(yè)界共識(shí)[2-3]。

山東省是中國(guó)的主要水果產(chǎn)區(qū)之一，但是長(zhǎng)期以來(lái)，果園生產(chǎn)裝備差，機(jī)械化水平低。果園防災(zāi)減災(zāi)能力弱，全省90%以上的果園缺少防雹、防鳥、防霜凍等設(shè)施；配備管灌或滴灌、微噴等節(jié)水灌溉及肥水一體化設(shè)施的果園不足20%；經(jīng)濟(jì)實(shí)用型果園作業(yè)平臺(tái)、彌霧機(jī)、耕翻機(jī)等生產(chǎn)裝備類型少，機(jī)械化程度不足30%；果園管理勞動(dòng)強(qiáng)度大，用工多，人工成本占生產(chǎn)成本的65%以上[4]。當(dāng)前，世界果業(yè)的總體發(fā)展趨勢(shì)是區(qū)域化布局、規(guī)?；N植、集約化栽培、機(jī)械化管理、品牌化銷售、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)果園機(jī)械化作業(yè)成為山東省果品產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級(jí)極為迫切的任務(wù)之一。筆者綜述了國(guó)內(nèi)外果園機(jī)械化作業(yè)的發(fā)展概況，從土壤整理、除草、剪枝、灌溉、植保等果園管理方面，分析了山東省機(jī)械化作業(yè)現(xiàn)狀，針對(duì)發(fā)展中存在的問題提出了相關(guān)建議。

1 國(guó)內(nèi)外果園作業(yè)機(jī)械化的發(fā)展概況

1.1 國(guó)外果園作業(yè)機(jī)械化發(fā)展概況

19世紀(jì)中葉，法國(guó)首先使用噴霧器防治葡萄病蟲害。20世紀(jì)40年代，歐美各國(guó)將大田使用的拖拉機(jī)和配套農(nóng)機(jī)具，經(jīng)改制后用于果園作業(yè)。60年代以來(lái)，果園機(jī)械發(fā)展較快，相繼試制了多種果園專用動(dòng)力機(jī)械和作業(yè)機(jī)械，包括不同功率的果園拖拉機(jī)系列及其相應(yīng)的配套機(jī)具，使果園生產(chǎn)由人力操作逐漸轉(zhuǎn)向機(jī)械化操作。同時(shí)進(jìn)行了適應(yīng)果園機(jī)械化作業(yè)要求的果樹育種和栽培方式改革。目前，美國(guó)、德國(guó)、澳大利亞、日本等國(guó)的果園生產(chǎn)機(jī)械化程度較高，部分果園的土壤耕整、樹體管理、病蟲害防治、果品收獲等環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，且機(jī)型種類繁多、功能多樣[4]，與中國(guó)毗鄰的日本、韓國(guó)在栽培方面、收獲加工方面都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，并且機(jī)械精巧耐用、操作方便[5]。國(guó)外主要的農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，果園種植前已考慮機(jī)械化作業(yè)要求，農(nóng)藝形式、種植結(jié)構(gòu)、作業(yè)模式非常標(biāo)準(zhǔn)，其中針對(duì)不同果園種植模式，進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的果園專用拖拉機(jī)產(chǎn)品開發(fā)[6]。為減少空氣污染，近年來(lái)美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)研制出了以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力的小型自走式旋耕機(jī)，日本研制出小型電動(dòng)除草機(jī)[7]?？傮w來(lái)說(shuō)發(fā)達(dá)國(guó)家的果園作業(yè)機(jī)械發(fā)展已較為成熟。

1.2 國(guó)內(nèi)果園作業(yè)機(jī)械化發(fā)展概況

中國(guó)果園生產(chǎn)機(jī)械化的歷史較短，整體上果園作業(yè)機(jī)械化程度不高。20世紀(jì)50年代才推廣使用手動(dòng)噴霧器，60年代中期開始發(fā)展動(dòng)力噴霧機(jī)。1970年后在引進(jìn)國(guó)外機(jī)械的同時(shí)，陸續(xù)研制成功果樹栽植用挖坑機(jī)、果園中耕除草機(jī)、液壓剪枝升降平臺(tái)、果園風(fēng)送彌霧機(jī)以及果品收獲機(jī)、果品分級(jí)清選機(jī)等。目前果園作業(yè)應(yīng)用較多的是植保施藥機(jī)、果園動(dòng)力機(jī)、中耕除草機(jī)和水肥一體化機(jī)械，有一些果園開溝機(jī)、培土機(jī)、挖坑機(jī)、施肥機(jī)、枝條粉碎機(jī)、多功能果園管理機(jī)等在部分地區(qū)也有應(yīng)用。還有許多作業(yè)如育苗圃、疏花疏果、整枝修剪等主要依靠手工操作。果園作業(yè)機(jī)械的發(fā)展比較發(fā)達(dá)國(guó)家還有一些差距。由于各地地理環(huán)境和經(jīng)濟(jì)水平的差異、對(duì)發(fā)展果園機(jī)械化的認(rèn)識(shí)不同以致管理機(jī)械化發(fā)展水平存在較大差異[8]。

2 山東省果園管理機(jī)械的研究進(jìn)展

山東省作為果業(yè)大省，對(duì)果園作業(yè)機(jī)械的需求越來(lái)越大。果品生產(chǎn)在經(jīng)歷了20世紀(jì)80年代末和90年代前期的大發(fā)展大調(diào)整之后，基本走上了優(yōu)質(zhì)高效的健康發(fā)展之路，表現(xiàn)為面積減少的同時(shí)產(chǎn)量大幅增加[9]，其中果園作業(yè)機(jī)械的發(fā)展發(fā)揮著重要作用。2015年與2010年相比，林果業(yè)機(jī)械由0.79萬(wàn)臺(tái)增加到1.39萬(wàn)臺(tái)，林果業(yè)機(jī)械總動(dòng)力從5.92萬(wàn)千瓦增加到8.06萬(wàn)千瓦[10]，機(jī)械化程度穩(wěn)步提升(圖1)。

圖1 2010～2016年山東省林果業(yè)機(jī)械發(fā)展變化情況

2.1 土壤整理機(jī)械

土壤整理機(jī)械主要包括挖坑機(jī)、開溝機(jī)。挖坑機(jī)用于果園栽種和施肥，有牽引式、懸掛式、自走式、手提式等。魯西北地區(qū)多平地和緩坡丘陵地，主要采用懸掛式挖坑機(jī)，由傳動(dòng)軸、減速器、鉆頭、拉桿和機(jī)架等組成，通過(guò)液壓懸掛裝置掛在拖拉機(jī)后面，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鉆頭進(jìn)行挖坑作業(yè)，動(dòng)力較大，功效高，可挖較大的坑；坡度大、小地塊采用手提式挖坑機(jī)，由小型通用汽油機(jī)，超越離合器，高減速比傳動(dòng)箱及特殊設(shè)計(jì)的鉆具組成，便攜且使用方便(圖2)。

圖2 手提式挖坑機(jī)

針對(duì)丘陵、山地果園地形特點(diǎn)，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)與中國(guó)重汽泰安五岳專用汽車有限公司合作設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)了手推式液壓挖坑機(jī)[11]，整體結(jié)構(gòu)及樣機(jī)如圖3所示。機(jī)架平放時(shí)鉆頭尖距地面50mm，不工作時(shí)螺旋鉆頭可繞機(jī)架前后擺動(dòng)。工作時(shí)螺旋鉆頭底部棱錐鉆頭起定位作用，確保螺旋鉆頭切土?xí)r與地面垂直，螺旋鉆頭可根據(jù)所挖坑的尺寸更換。防護(hù)罩在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中可向上收起，便于操作者行走，在工作時(shí)可繞兩側(cè)擺臂罩于螺旋鉆頭后方，保證操作者作業(yè)安全。工作過(guò)程平穩(wěn)可靠且實(shí)現(xiàn)螺旋鉆頭正反轉(zhuǎn)，有效地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了挖坑效率，實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速與無(wú)換向沖擊，結(jié)構(gòu)輕簡(jiǎn)、操作方便、適用性強(qiáng)[11]。

圖3 液壓挖坑機(jī)

開溝機(jī)用于果園開溝施肥，按作業(yè)方式可分為鏈?zhǔn)介_溝機(jī)(圖4)和圓盤式開溝機(jī)[12](圖5)。鏈?zhǔn)介_溝機(jī)應(yīng)用較為廣泛，它由動(dòng)力系統(tǒng)、減速系統(tǒng)、鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)和分土系統(tǒng)組成。柴油機(jī)經(jīng)過(guò)皮帶將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到離合器，驅(qū)動(dòng)行走變速箱、傳動(dòng)軸、后橋等實(shí)現(xiàn)鏈條式開溝機(jī)的向前或向后的直線運(yùn)動(dòng)。施肥均勻度是影響施肥作業(yè)效果的關(guān)鍵因素和評(píng)價(jià)作業(yè)機(jī)具性能和效果的重要指標(biāo)[13-14]。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院與高密市益豐機(jī)械有限公司合作，運(yùn)用離散元仿真設(shè)計(jì)對(duì)果園開溝施肥機(jī)的導(dǎo)肥機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)改善導(dǎo)肥插板和導(dǎo)肥插板曲率半徑來(lái)優(yōu)化施肥均勻度[15]。

圖4 鏈條式開溝機(jī)

圖5 圓盤式開溝機(jī)

2.2 動(dòng)力機(jī)械

動(dòng)力是實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的首要條件[16]。果園動(dòng)力機(jī)械主要是各種拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)。專用的果園拖拉機(jī)有兩種類型：一種類型的體形較矮、重心低、轉(zhuǎn)彎半徑小，適用于果樹行間作業(yè)(圖6)；另一種類型具有1m以上的離地間隙，適用于跨越果樹行間作業(yè)[17](圖7)。果園行間作業(yè)環(huán)境下主要配裝“ALL-GROUND”全地形輪胎，可兼顧草坪沙質(zhì)土壤硬化路面及部分耕作土壤工況，其優(yōu)點(diǎn)為胎面寬、與地面接觸面積大、比壓小、對(duì)林下土壤表面破壞小、附著力大、具備一定牽引能力。

圖6 果園行間作業(yè)拖拉機(jī)

2.3 除草機(jī)械

除草機(jī)械按工作原理可分為機(jī)械式、機(jī)械氣力式、機(jī)械液力式。除草機(jī)的工作部件多為單翼鏟或雙翼鏟，還有圓盤式、籠輥式、旋刀式、往復(fù)式、滾刀式等。圖8為往復(fù)式割草機(jī)。圓盤式除草機(jī)的特點(diǎn)是除草刀工作速度快、除草效率較高，較為流行[18]。往復(fù)式割草機(jī)依靠切割器上動(dòng)刀和定刀的相對(duì)剪切運(yùn)動(dòng)切割牧草，其特點(diǎn)是割茬整齊，單位割幅所需功率較小，但對(duì)牧草不同生長(zhǎng)狀態(tài)的適應(yīng)性差，易堵塞，因切割器作業(yè)時(shí)振動(dòng)大，也限制了作業(yè)速度的提高。滾刀式除草機(jī)由帶有刀片的滾筒和床刀組成，滾刀旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)草莖相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)剪草，在作業(yè)過(guò)程中可以有效破碎土塊，增強(qiáng)土壤透氣性。

圖7 果園跨越式拖拉機(jī)

圖8 往復(fù)式割草機(jī)

除草部件的作業(yè)效果是關(guān)鍵。目前割草機(jī)械的智能自動(dòng)化控制還存在欠缺，據(jù)文獻(xiàn)[19]所述，大部分智能割草機(jī)械只適用于草坪，對(duì)于山地丘陵地帶的果園缺少正常工作能力。山東省大部分小型果園分布在山地丘陵地帶，且果園規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化程度差，因此目前果園割草機(jī)的應(yīng)用、研發(fā)方向?yàn)槎喙δ?、輕便型。

2.4 剪枝機(jī)械

果園剪枝機(jī)械的便攜與高效性是發(fā)展的關(guān)鍵。傳統(tǒng)果樹剪枝主要憑借凳子、梯子進(jìn)行人工修剪，效率低、質(zhì)量差、勞動(dòng)強(qiáng)度高且作業(yè)具有危險(xiǎn)性。目前，美國(guó)、瑞典生產(chǎn)的手動(dòng)速生樹木修枝機(jī)械基本上是對(duì)市場(chǎng)上常用的魚頭鋸進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，再增加一些必要的輔助機(jī)構(gòu)或者再安裝一些伸縮桿等構(gòu)成，作業(yè)的高度一般在6m以下。機(jī)動(dòng)型修枝機(jī)械生產(chǎn)廠商主要有日本的小松、愛麗斯(ARS)，瑞典的胡斯華納，德國(guó)的斯蒂爾等公司，都以汽油機(jī)作為動(dòng)力源，一般以液壓傳動(dòng)為動(dòng)力，帶動(dòng)鏈條鋸工作，修枝直徑可達(dá)20cm，高度6m以下。目前國(guó)內(nèi)背負(fù)可調(diào)式樹木修剪機(jī)以及多功能高枝修剪鋸基本都以小型汽油機(jī)為動(dòng)力通過(guò)軸傳動(dòng)來(lái)帶動(dòng)鋸鏈或圓鋸片進(jìn)行作業(yè)[20]。

剪枝機(jī)按修剪高度分為高空、低空類型；按驅(qū)動(dòng)方式分為手動(dòng)式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、油動(dòng)式等；按工作方式分為手持背負(fù)式、車載式和智能自動(dòng)式。

背負(fù)式果樹剪枝機(jī)由動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、剪枝工作系統(tǒng)等組成。剪枝部件為關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)性能直接關(guān)系到剪枝效果。剪枝部件由剪刀和連接機(jī)構(gòu)組成，剪刀分為定刀和動(dòng)刀，由一個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)連接，一端連接傳動(dòng)系的動(dòng)力輸出軸，一端連接動(dòng)刀。工作時(shí)，傳動(dòng)系的動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)曲柄帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)刀張開、閉合，完成剪切動(dòng)作。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)對(duì)林果剪枝機(jī)進(jìn)行了較多研究，其中，高東升教授研究團(tuán)隊(duì)研制出一種適應(yīng)性強(qiáng)(適用于φ40mm以下枝條的剪切與修整)的高效電動(dòng)高空林果剪枝機(jī)[21]，苑進(jìn)教授研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出爬樹修枝機(jī)器人、高大樹木修枝機(jī)。爬樹修枝機(jī)器人由攀爬機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行器組成。機(jī)器人動(dòng)力采用直流電源，攜帶方便，成本較低。配套控制系統(tǒng)采用無(wú)線遙控修枝機(jī)器人完成修枝工作，適應(yīng)于不同直徑的樹干，能攀越樹瘤等樹干凹凸部位[22]，操作方便，安全。高大樹木修枝機(jī)由動(dòng)力系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、機(jī)械臂系統(tǒng)、末端執(zhí)行系統(tǒng)組成，配套220v交流發(fā)電機(jī)，采用剪叉式液壓升降平臺(tái)，臂架式機(jī)械臂，提高末端執(zhí)行裝置的靈活性，增大工作空間，并配備導(dǎo)向自鎖式剪枝鋸進(jìn)行修枝作業(yè)。該機(jī)能同時(shí)進(jìn)行修剪枝條和茬口養(yǎng)護(hù)，避免病毒感染[23]。

2.5 果園水肥一體化裝備

水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，是借助壓力系統(tǒng)或地形自然落差，將可溶性固體或液體肥料，按土壤養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律和特點(diǎn)配兌肥液與灌溉水于一起。果園內(nèi)設(shè)置濕度測(cè)試儀及微噴或滴灌裝備，通過(guò)檢測(cè)土壤含水量，由電腦控制供水[24]。各種噴灌設(shè)備和滴灌設(shè)備均可用于果園的灌溉作業(yè)，實(shí)現(xiàn)供水時(shí)間、供水量的自動(dòng)控制。

目前大多數(shù)果園使用微噴灌技術(shù)，通過(guò)低壓管道系統(tǒng)，以較大的流速由微噴頭噴出，在空氣阻力的作用下粉碎成細(xì)小的水滴以較小的流量，將水或可溶性化肥隨灌溉水直接噴灑到作物葉面或根系周圍的土壤表面，節(jié)省水肥用量，提高施肥效率。由于微噴頭出流孔口和流速均大于滴灌的滴頭流速和流量，從而大大減小了灌水器的堵塞。

2.6 植保機(jī)械

植保機(jī)械主要有噴霧機(jī)、彌霧機(jī)、注液機(jī)等。噴霧機(jī)有手動(dòng)背負(fù)式及手動(dòng)壓縮式噴霧器，手動(dòng)踏板式噴霧器、手搖噴粉器，背負(fù)式機(jī)動(dòng)噴霧噴粉機(jī)、擔(dān)架式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)、風(fēng)送式噴霧機(jī)等[25]；彌霧機(jī)通常由汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)，效率高，缺點(diǎn)是易漂移。山東省植保機(jī)械在各項(xiàng)機(jī)械化作業(yè)中水平高，近期山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院與山東華興機(jī)械股份有限公司合作設(shè)計(jì)出了履帶風(fēng)送式噴霧機(jī)(圖9)，適合于不同種植行距的果園植保作業(yè)，噴霧系統(tǒng)采用圓錐霧噴頭，霧化效果好，果樹冠層葉面附著率高，且通過(guò)增加兩側(cè)雙噴桿進(jìn)行噴霧，可進(jìn)行雙側(cè)扇形噴頭單獨(dú)控制，針對(duì)不同靶標(biāo)開啟單側(cè)或雙側(cè)噴霧，實(shí)現(xiàn)精確對(duì)靶控制[26]，提高農(nóng)藥利用率和發(fā)揮其高效控害作用[27]。動(dòng)力系統(tǒng)采用履帶式設(shè)計(jì)，提高了機(jī)械的通過(guò)性和適用性。

圖9 履帶風(fēng)送式噴霧機(jī)

2.7 果園作業(yè)平臺(tái)

果園作業(yè)平臺(tái)可以搭配人工進(jìn)行采摘、剪枝等半自動(dòng)化作業(yè)，常用的升降作業(yè)平臺(tái)有升縮式、折臂式、剪叉式、混合式等。由于傾斜導(dǎo)致人身傷害事故是果園作業(yè)平臺(tái)的最大問題，目前國(guó)內(nèi)外大多采用機(jī)械機(jī)構(gòu)調(diào)平方式。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)宋月鵬教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了履帶式(圖10)和液壓升降式(圖11)兩種果園作業(yè)升降平臺(tái)。設(shè)計(jì)的自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)先進(jìn)行一級(jí)調(diào)平，通過(guò)平臺(tái)幾何結(jié)構(gòu)位移傳感器獲得調(diào)平油缸伸縮量實(shí)現(xiàn)升降平臺(tái)粗略調(diào)平；再進(jìn)行二級(jí)調(diào)平，利用角度傳感器獲取角度信息對(duì)升降平臺(tái)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)平[28-31]，解決了丘陵山區(qū)果園作業(yè)生產(chǎn)中采摘運(yùn)輸?shù)壬灯脚_(tái)通過(guò)不強(qiáng)、調(diào)平不穩(wěn)定、果農(nóng)作業(yè)時(shí)有安全危險(xiǎn)等問題。

圖10 履帶式果園作業(yè)平臺(tái)

圖11 液壓果園升降作業(yè)平臺(tái)

3 山東省果園作業(yè)機(jī)械化存在的問題及對(duì)策

3.1 山地丘陵地區(qū)果園機(jī)械化作業(yè)水平較低

山東省2/3以上的耕地面積是丘陵山地，也是重要的林果業(yè)種植基地。目前林果生產(chǎn)方式仍然以人工為主，成本高，效率低，迫切需要提高機(jī)械化水平。而山區(qū)地形復(fù)雜、崎嶇不平成為制約農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平提高的瓶頸，現(xiàn)有的農(nóng)機(jī)裝備丘陵山區(qū)作業(yè)時(shí)通過(guò)性及穩(wěn)定性差、容易側(cè)翻造成人員傷害。必須大力研發(fā)推廣輕便小巧的果園作業(yè)機(jī)械如微耕機(jī)、修剪機(jī)、噴灌機(jī)、動(dòng)力噴霧機(jī)等小型果園機(jī)械[32]，當(dāng)條件成熟時(shí)，可進(jìn)行“梯改坡”實(shí)踐，研發(fā)適用于規(guī)模化生產(chǎn)的大型的、智能化程度較高的果園作業(yè)機(jī)械。當(dāng)然，就目前山地丘陵地區(qū)果品產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀而言，完善山地果園的道路建設(shè)[33]應(yīng)是當(dāng)先，可以鋪設(shè)果園軌道，通過(guò)果園運(yùn)輸機(jī)搭配各種功能機(jī)械，完成除草、采摘、噴霧等作業(yè)。

3.2 現(xiàn)代果園集約化、規(guī)范化程度低，提質(zhì)增效面臨較大困難

山東省低效果園比重較大。目前約有90%以上果園仍采用傳統(tǒng)栽培模式，過(guò)分追求果品產(chǎn)量，致使枝量過(guò)大且重疊多，果園郁閉，通風(fēng)透光條件差，果實(shí)藏在葉片中，噴藥難度加大，病蟲害發(fā)生重，既不利于果品質(zhì)量和生產(chǎn)效益的提升，也制約了機(jī)械化管理水平的提高；老齡低效果園面積逐年增多，以蘋果為主的老齡果園占25%以上，棲霞、沂源等蘋果主產(chǎn)縣的比例更高，有的超過(guò)50%；666.7m2產(chǎn)值5000元以下的成齡低效果園占15%左右。以板栗、核桃和棗為主的干果低產(chǎn)低效園13.3萬(wàn)hm2(200萬(wàn)畝)以上，占其栽培面積的30%左右。栽培模式轉(zhuǎn)型、老果園改造升級(jí)、提質(zhì)增效任務(wù)繁重。

為解決上述問題，應(yīng)重點(diǎn)推廣包括矮砧大苗建園、寬行密株、設(shè)立支架、起壟覆蓋、行間生草等內(nèi)容的適于機(jī)械化管理的蘋果現(xiàn)代矮砧集約栽培模式，以及整形修剪、肥水調(diào)控、花果管理等配套技術(shù)。進(jìn)行示范園建設(shè)，配套完善水電管網(wǎng)和節(jié)水灌溉設(shè)施，配備果園耕翻、施肥、噴藥、割草等機(jī)械，逐步實(shí)現(xiàn)果園管理機(jī)械化；示范推廣應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)果園環(huán)境條件監(jiān)測(cè)、病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)以及生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，促進(jìn)果園管理的自動(dòng)化、智能化。

3.3 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合程度低，專用果園機(jī)械與裝備種類較少

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要包含兩項(xiàng)基本內(nèi)容，一是農(nóng)藝，二是農(nóng)機(jī)。農(nóng)藝是指農(nóng)作物的栽培﹑選種等技藝；農(nóng)機(jī)是指為實(shí)現(xiàn)作物生產(chǎn)而設(shè)計(jì)制造的相應(yīng)工具，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展離不開農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相結(jié)合。許多發(fā)達(dá)國(guó)家果園管理機(jī)械化發(fā)展速度快、機(jī)械化水平高的一個(gè)重要原因就是農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合的程度越來(lái)越完美。山東省果園管理機(jī)械化作業(yè)水平較低的一個(gè)重要原因就是農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合程度不高，果園管理作業(yè)機(jī)械進(jìn)不去地，作業(yè)效果差，影響了果品產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，這也是果品產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、結(jié)構(gòu)性改革的重要內(nèi)容。

基于此，應(yīng)重點(diǎn)支持科研院所、高等院校、果樹技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)密切合作，研究推廣農(nóng)機(jī)農(nóng)藝高度融合的果樹省力化簡(jiǎn)約化栽培管理技術(shù)，與農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合，引進(jìn)集成、創(chuàng)新研發(fā)和推廣作業(yè)平臺(tái)、開溝機(jī)、彌霧機(jī)、耕翻施肥機(jī)等經(jīng)濟(jì)實(shí)用型果園機(jī)械，尤其是適合山地丘陵果園的中小型機(jī)械，增強(qiáng)果樹栽植、耕翻施肥、整形修剪、病蟲防治、果實(shí)采收等生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合程度，提高生產(chǎn)效率、降低人工成本。

3.4 果園作業(yè)機(jī)械可靠性較差，全程機(jī)械化作業(yè)水平較低

果園作業(yè)機(jī)械的可靠性主要包括產(chǎn)品質(zhì)量、作業(yè)效率、安全性等方面。山東省幾乎無(wú)專業(yè)的果園作業(yè)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)，研發(fā)力量較為薄弱，企業(yè)自主創(chuàng)新能力不足，只能通過(guò)改造園藝、大田作物機(jī)械適應(yīng)果園機(jī)械化作業(yè)需要，生產(chǎn)企業(yè)與果農(nóng)過(guò)分強(qiáng)調(diào)成本，導(dǎo)致高質(zhì)量果業(yè)作業(yè)機(jī)械關(guān)鍵零部件質(zhì)量較差，歸根結(jié)底還是技術(shù)不夠成熟，生產(chǎn)不出高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品。一些成熟先進(jìn)的設(shè)備與方法比如飛行器植保設(shè)備、果園單軌運(yùn)輸機(jī)、高效減損的采摘機(jī)械、噴灑作業(yè)均勻的噴霧機(jī)等一系列設(shè)備得不到有效應(yīng)用。

對(duì)此，應(yīng)加強(qiáng)科研力度，增加科研財(cái)政支持，扶持省內(nèi)現(xiàn)代果園管理機(jī)械專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，強(qiáng)化零部件的標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)及全程生產(chǎn)管控意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)果農(nóng)的示范與技術(shù)培訓(xùn)，從根本上改善果園作業(yè)機(jī)械可靠性差的問題。目前各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都初步形成機(jī)械化作業(yè)，但仍需提升完善適合果園作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。果園管理機(jī)械應(yīng)全面發(fā)展，針對(duì)植保、除草、采摘、灌溉、剪枝、施肥等各種功能的機(jī)械共同發(fā)展。只有實(shí)現(xiàn)果園作業(yè)的全程機(jī)械化，才能最大程度地實(shí)現(xiàn)果園機(jī)械化生產(chǎn)帶來(lái)的便利。

3.5 新型果園管理機(jī)具推廣機(jī)制有待優(yōu)化

多種因素的制約(果園規(guī)?；潭鹊?、栽培制度不合理、果園地形限制及果園管理新機(jī)具可靠性差等)導(dǎo)致山東省新型果園管理機(jī)具的推廣應(yīng)用機(jī)制落后。因此，對(duì)果園機(jī)械的推廣應(yīng)用要有針對(duì)性，對(duì)較為成熟的管理作業(yè)環(huán)節(jié)的機(jī)具(如彌霧機(jī)、施肥機(jī)等)應(yīng)大力進(jìn)行示范與推廣；對(duì)技術(shù)不夠成熟，但市場(chǎng)需求量大的機(jī)具應(yīng)加大研發(fā)、實(shí)驗(yàn)力度，不斷地完善?？山Y(jié)合有關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施，重點(diǎn)支持在現(xiàn)代栽培模式的果園，大力推廣應(yīng)用節(jié)水灌溉、肥水一體化技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)用型管理機(jī)械，實(shí)現(xiàn)果園耕翻、施肥、噴藥、割草等管理的全程機(jī)械化和整形修剪、果實(shí)采收半機(jī)械化，示范帶動(dòng)全省果園管理機(jī)械化水平的提升。

要善于引進(jìn)消化吸收國(guó)外現(xiàn)代果園管理作業(yè)的先進(jìn)機(jī)具、技術(shù)，在不斷實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上完善中國(guó)薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)于山東省果園作業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)深入生產(chǎn)第一線，根據(jù)目前的果園栽培制度、種植模式，設(shè)計(jì)生產(chǎn)出適應(yīng)果品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的多功能、智能化作業(yè)機(jī)械，并要進(jìn)行針對(duì)性的技術(shù)培訓(xùn)，加快推廣進(jìn)度。

4 小結(jié)

果園管理機(jī)械化作業(yè)水平低已成為制約山東省果品產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸，實(shí)現(xiàn)果園機(jī)械化作業(yè)是果品產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級(jí)極為迫切的任務(wù)之一；應(yīng)重點(diǎn)支持科研院所、高等院校、果樹技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)密切合作，研究推廣農(nóng)機(jī)農(nóng)藝高度融合的果樹省力化簡(jiǎn)約化栽培管理技術(shù)及經(jīng)濟(jì)實(shí)用型果園機(jī)械；基于山東省果園地形差異較大的特點(diǎn)以及目前的栽培種植制度，因地制宜地發(fā)展多種果園管理作業(yè)機(jī)械，實(shí)現(xiàn)果品產(chǎn)業(yè)的全程機(jī)械化，實(shí)為果園作業(yè)機(jī)械的重要發(fā)展方向之一。

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