重慶市果園采摘機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀及展望

許成杰，孔 斌，夏 飛，牛 坡

（1.重慶三峽學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，重慶 404100；2.中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所，安徽 合肥 230000；3.重慶市開州區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，重慶 405400）

0 引言

我國是水果生產(chǎn)和消費的第一大國，近年來，隨著國內(nèi)居民生活和消費水平的提高，人們對水果的質(zhì)量及數(shù)量需求與日俱增。同時，發(fā)展水果種植及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)也是實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略目標(biāo)的重要途徑之一，《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》（“十四五”規(guī)劃和“二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)”）中明確提出各地要因地制宜發(fā)展水果產(chǎn)業(yè)[1]。但目前傳統(tǒng)的水果種植模式下，水果采摘多以人工采摘為主，近年來，由于城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程的加快，大量農(nóng)村青壯年勞動力進(jìn)城務(wù)工，造成水果采摘季節(jié)性勞動力短缺，制約著水果產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展壯大，亟需果園采摘機(jī)械取代人工，以提高水果采摘作業(yè)效率和整體經(jīng)濟(jì)效益[2]。但當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)重心多集中在大田主要糧食作物的耕種收及田間植保機(jī)械，對于果園機(jī)械特別是水果采摘機(jī)械的研發(fā)還有所欠缺。在“十四五”規(guī)劃和“二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)”中，明確提出要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)及應(yīng)用，農(nóng)作物耕種收綜合機(jī)械化率提高到75%。這也為果園采摘機(jī)械的發(fā)展提供了新的市場機(jī)遇。

分析當(dāng)前果園采摘機(jī)械研發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀，探討制約果園采摘機(jī)械發(fā)展的因素，探索一條適宜于果園采摘機(jī)械化發(fā)展的道路，不僅有利于果園采摘機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且對于水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大以及鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)也具有十分重要的意義。因此，本文以重慶市果園采摘機(jī)械應(yīng)用現(xiàn)狀為例，研究探討制約重慶市果園采摘機(jī)械化發(fā)展的制約因素，針對性地提出建議和對策，促進(jìn)重慶市果園采摘機(jī)械化的發(fā)展，也為其他地區(qū)果園采摘機(jī)械化的發(fā)展提供借鑒和參考。

1 重慶市果園采摘機(jī)械現(xiàn)狀

1.1 地理條件差，果園采摘機(jī)械難以適用

重慶市位于我國西南部，地形地貌以丘陵山地為主，其中丘陵地形分布規(guī)模為14 985.76 km2，約占總地域面積的18.2%，山地地形分布規(guī)模為62 413.24 km2，約占地域面積的75.8%[3]。2019 年重慶市農(nóng)作物種植面積為33 547.43 km2，其中果園面積為3 211.87 km2，果園面積約占總種植面積的9.6%，重慶市合計水果產(chǎn)出量為4 763 907噸，約占全國水果產(chǎn)出量總和的1.7%[4-5]。獨特的亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候為重慶市的柑橘、柚子、李子、獼猴桃等特色水果提供了適宜的生長條件，但重慶市果園種植區(qū)域自然條件相對較差，普遍存在種植土壤層薄、營養(yǎng)物質(zhì)匱乏及黏性強(qiáng)等問題，并且果園形狀不規(guī)則、坡度較大，北方地區(qū)大型標(biāo)準(zhǔn)化果園采摘機(jī)械難以使用，缺乏適宜的采摘機(jī)械，導(dǎo)致重慶市水果單產(chǎn)量相對較低、水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。

1.2 生產(chǎn)管理模式相對落后，綜合機(jī)械化水平低

節(jié)令性強(qiáng)、工作強(qiáng)度大的特征在水果采摘環(huán)節(jié)中體現(xiàn)得異常明顯，采摘所需勞動力占整個生產(chǎn)過程的35%～45%，是水果生產(chǎn)中體力勞動最繁重的環(huán)節(jié)[6-7]。重慶市果園大多是一戶一園的經(jīng)營模式，單獨管理自家果園，種植規(guī)模較小。部分水果種植戶的思想觀念相對保守，為了最大程度地發(fā)揮水果的經(jīng)濟(jì)效益、保證果實的完整性，重慶市大部分果園的采摘工作還是依賴人工作業(yè)，效率低下，綜合機(jī)械化水平低。伴隨著人口老齡化和農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的減少，果園生產(chǎn)的人工成本與日俱增[8-9]，而雇傭工人所需支出的增長速率高于水果售賣收入的增長速率，壓低了水果種植戶的利潤空間，制約著果園的長期可持續(xù)發(fā)展。

1.3 果園采摘機(jī)械起步晚，研發(fā)和應(yīng)用脫節(jié)

20 世紀(jì)40 年代初，西方國家已經(jīng)開始進(jìn)行果園采摘機(jī)械的研究，隨著計算機(jī)和控制技術(shù)的快速發(fā)展，美國早在1983 年就研制出了世界上第一臺采摘機(jī)器人。而重慶市對果園采摘機(jī)械的研究開展的時間較晚，自2006 年出臺“十一五”國家高新技術(shù)研究發(fā)展計劃中提出《果樹采摘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究》[2]后逐漸開展，近年依賴于重慶各高校和企業(yè)，在采摘機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域也取得了初步成功，但大多只適用于實驗條件下的水果采摘，面對現(xiàn)實中果園復(fù)雜多變的實際生產(chǎn)條件表現(xiàn)不佳，離落地使用于丘陵山區(qū)果園采摘環(huán)節(jié)作業(yè)還有一段距離。

2 重慶市果園采摘機(jī)械發(fā)展制約因素

2.1 自然條件限制了果園采摘機(jī)械的發(fā)展

重慶屬于丘陵山區(qū)地帶，果園種植地塊狹小、形狀不規(guī)則、地形條件復(fù)雜、且大多數(shù)為坡耕地，在果園種植前未考慮采摘機(jī)械化作業(yè)的因素，也未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化果園的規(guī)劃設(shè)計。導(dǎo)致大中型移動采摘平臺不能在果園中實現(xiàn)常規(guī)的行走和升降操作，只能依賴人工或小型輕便的果園采摘機(jī)械進(jìn)行采摘，效率低下。同時，重慶丘陵山區(qū)果園對于采摘機(jī)器人的行駛性能、安全性能、通用性能等方面相較于平原地區(qū)也都有更高的要求，研發(fā)難度較大。

2.2 果園生產(chǎn)管理模式落后，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合程度較差

重慶市大多數(shù)果園單戶種植規(guī)模小，水果種植業(yè)主負(fù)責(zé)日常的經(jīng)營管理工作。但受制于水果種植業(yè)主的受教育程度和文化知識水平，果園的生產(chǎn)管理過度依賴于水果種植業(yè)主的傳統(tǒng)經(jīng)驗，種植模式多以傳統(tǒng)人工作業(yè)方式為主，果樹種植密度分布不合理、樹冠之間縱橫交錯、莖葉之間相互遮擋，提升了果園采摘機(jī)械的普及適用難度。同時，水果種植業(yè)主在果樹種植過程中往往未采用現(xiàn)代先進(jìn)的經(jīng)營、種植及管理模式，忽略了農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的融合，導(dǎo)致果園采摘機(jī)械無法得到大范圍的使用和推廣，從而使果園的經(jīng)營往往達(dá)不到理想收益，制約著果園產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。

2.3 科研成果轉(zhuǎn)化率低

相較于主要糧食作物耕種收環(huán)節(jié)的農(nóng)業(yè)機(jī)械，政府及相關(guān)部門對丘陵山地果園采摘機(jī)械的發(fā)展重視程度有所欠缺，資金投入相對較少，從事果園采摘機(jī)械生產(chǎn)研發(fā)的企業(yè)及科研人員數(shù)量不足[10]。受制于研發(fā)成本和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)瓶頸，先進(jìn)的果園采摘機(jī)械大多數(shù)僅能用于示范性果園，利用機(jī)器人進(jìn)行自主移動和采摘作業(yè)的研究大部分都還停留在實驗階段，難以滿足丘陵山地果園的實際作業(yè)需求。

2.4 水果種植戶對先進(jìn)果園采摘機(jī)械的接受程度較低

由于先進(jìn)果園采摘機(jī)械僅用于示范性果園或標(biāo)準(zhǔn)化果園，目前對于果園采摘機(jī)械的示范推廣普及力度還有所欠缺，水果種植戶對先進(jìn)果園采摘機(jī)械的采摘效率和可靠性還不夠了解，往往持懷疑態(tài)度。因此，大多數(shù)業(yè)主更傾向于采用傳統(tǒng)的人工采摘作業(yè)模式，以保證果園的最大經(jīng)濟(jì)效益。同時，對于先進(jìn)的果園采摘機(jī)械，水果種植戶在采購時一次性投入較大，單戶種植模式收回采購成本的周期較長，經(jīng)濟(jì)壓力較大，導(dǎo)致水果種植戶對其接受程度較低。

2.5 果園采摘機(jī)械的售后服務(wù)保障不到位

重慶市果園的位置分布相對分散，生產(chǎn)果園采摘機(jī)械的農(nóng)機(jī)企業(yè)售后服務(wù)很難面面俱到，使得果園采摘機(jī)械的售后服務(wù)得不到保障。很多企業(yè)在布置售后點時，往往僅能布置到鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級甚至是臨近幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)才有一個，服務(wù)網(wǎng)點數(shù)量難以滿足實際維修的需求。加上維修周期較長，容易耽誤水果的采摘，引起水果種植戶經(jīng)濟(jì)受損。同時，雖然采用遠(yuǎn)程在線指導(dǎo)的方式能夠較為方便地解決水果種植戶在實際生產(chǎn)中遇到的簡單機(jī)械故障問題，但受制于農(nóng)村地區(qū)較差的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和水果種植戶文化知識水平，全面推廣難度較大，并且遠(yuǎn)程在線指導(dǎo)的方式難以解決復(fù)雜的機(jī)械故障問題。

3 重慶市果園采摘機(jī)械建議及展望

3.1 果園宜機(jī)化改造

針對重慶市自然條件相對較差的問題，重慶市于2014年開始探索農(nóng)田宜機(jī)化改造并取得成功。針對重慶市丘陵山區(qū)果園的地貌短板，也可以針對性進(jìn)行果園宜機(jī)化改造，擴(kuò)大單個果園的種植規(guī)模，實現(xiàn)果園種植的集群化和果園之間互聯(lián)互通，使果園能夠適用大中型采摘機(jī)械，有效提高果園采摘機(jī)械的適用性和土地效益，促進(jìn)果園采摘機(jī)械產(chǎn)業(yè)升級，補(bǔ)齊短板。政府及相關(guān)部門可針對果園宜機(jī)化改造組建相關(guān)專家小組，根據(jù)整個重慶市果園種植現(xiàn)狀，制定重慶市水果產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃，并制定規(guī)范引導(dǎo)政策，加大財政資金投入，引導(dǎo)社會資本進(jìn)入果園宜機(jī)化改造及果園種植產(chǎn)業(yè)，按照發(fā)展規(guī)劃合理有序地對果園進(jìn)行宜機(jī)化改造，確保重慶市水果產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展。

3.2 改進(jìn)果園種植模式，促進(jìn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合

政府及相關(guān)部門應(yīng)加大對果園的水利、電路、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施的投入，完善生產(chǎn)基礎(chǔ)，為水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)的生產(chǎn)管理模式，組織開展相關(guān)培訓(xùn)，提高水果種植戶業(yè)主的文化知識水平。發(fā)展種植、旅游、采摘、售賣為一體的果園經(jīng)營模式，最大程度利用好人力物力，在資源有限的情況下，發(fā)揮果園的最大經(jīng)濟(jì)效益。選育與機(jī)械化作業(yè)生產(chǎn)相適應(yīng)、經(jīng)濟(jì)價值較高、結(jié)構(gòu)化生產(chǎn)比較規(guī)范的品種，使農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相互融合、相互促進(jìn)。

3.3 推進(jìn)適宜設(shè)備的研究和制造

政府及相關(guān)部門加大對科研院所和企業(yè)研發(fā)丘陵山區(qū)果園采摘機(jī)械的資金投入和政策扶持，發(fā)揮政府財政資金投入的引導(dǎo)帶頭作用，以政府財政資金帶動市場資本投入果園采摘機(jī)械的研發(fā)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。支持企業(yè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計、算法編程等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新和相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和制造，實現(xiàn)果園采摘機(jī)械的現(xiàn)代化、智能化。重視果園采摘機(jī)械的實際應(yīng)用，銜接好果園采摘機(jī)械的研發(fā)和推廣應(yīng)用工作。

3.4 重視果園采摘機(jī)械的示范推廣

政府及相關(guān)部門應(yīng)加大對先進(jìn)果園采摘機(jī)械的推廣和宣傳力度，組織企業(yè)、種植業(yè)主及相關(guān)人員學(xué)習(xí)果園采摘機(jī)械的使用和維護(hù)，加大果園采摘機(jī)械的宣傳和推廣，成立示范性果園，引進(jìn)先進(jìn)的果園采摘機(jī)械，形成示范推廣效應(yīng)。并在此基礎(chǔ)上舉辦面向水果種植戶的推廣會和技能培訓(xùn)班，提升水果種植戶對高新技術(shù)、高新產(chǎn)品的了解程度和接受能力。結(jié)合不同區(qū)域及不同果園實際情況，引導(dǎo)有條件的水果種植戶購置合適的果園采摘機(jī)械。以單個果園輻射周邊區(qū)域果園，帶動整個地區(qū)協(xié)調(diào)健康快速發(fā)展。

3.5 健全果園采摘機(jī)械的管理和售后服務(wù)保障體系

政府及相關(guān)部門應(yīng)完善相應(yīng)法律法規(guī)，制定完備的果園采摘機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)，出臺有關(guān)的果園采摘機(jī)械生產(chǎn)規(guī)范和質(zhì)檢流程，為果園采摘機(jī)械的生產(chǎn)和使用營造一個良好的社會環(huán)境。深化改革創(chuàng)新果園采摘機(jī)械的補(bǔ)貼政策，并在最大程度上精簡購機(jī)補(bǔ)貼的申請流程，真正做到方便水果種植戶。政府及相關(guān)部門應(yīng)加大對農(nóng)機(jī)企業(yè)售后服務(wù)的政策和資金保障，使得農(nóng)機(jī)企業(yè)能夠有能力增加各個地區(qū)售后維修網(wǎng)點數(shù)量，優(yōu)化網(wǎng)點布局，縮短維修周期，為水果種植戶處理好采摘機(jī)械相關(guān)售后維修問題。

3.6 強(qiáng)化人才體系建設(shè)

人才是推動水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，也是推動重慶市果園采摘機(jī)械發(fā)展的主力軍。政府及相關(guān)部門要加大對果園采摘機(jī)械相關(guān)人才的培養(yǎng)和引進(jìn)力度，完善人才激勵機(jī)制，建立健全的人才服務(wù)保障體系及職稱評審體系，鼓勵新型職業(yè)農(nóng)民從事水果產(chǎn)業(yè)。企業(yè)及科研院所應(yīng)積極響應(yīng)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，提高研發(fā)人員創(chuàng)新能力。高校應(yīng)充分發(fā)揮其社會服務(wù)職能，加強(qiáng)其科研社會服務(wù)能力和力度，同時在培養(yǎng)農(nóng)機(jī)人才時需著重于學(xué)生的實用技能，理論與實踐相結(jié)合，保障果園采摘機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才需求。

4 結(jié)論

現(xiàn)階段重慶市果園采摘機(jī)械的發(fā)展存在自然條件差、生產(chǎn)管理模式落后、研發(fā)和應(yīng)用不協(xié)調(diào)等問題，果園采摘機(jī)械發(fā)展水平與北方平原地區(qū)還有較大差距。實現(xiàn)果園采摘機(jī)械化是提升重慶市水果經(jīng)濟(jì)效益和整體機(jī)械化水平的任務(wù)之一，也是推動重慶市鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略目標(biāo)全面實現(xiàn)的重要途徑。推動重慶市果園采摘機(jī)械的研發(fā)及推廣使用、提高重慶市果園采摘機(jī)械化水平，就必須結(jié)合重慶市果園種植的實際情況，分析現(xiàn)有及潛在問題，找到其制約因素，針對性提出相應(yīng)的解決方案，探索出一條適合重慶市的果園采摘機(jī)械發(fā)展道路，并在此基礎(chǔ)上力爭實現(xiàn)果園生產(chǎn)的全程機(jī)械化。這不僅有利于重慶市水果產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展，而且也能夠為其它區(qū)域水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供一定的借鑒和參考。