果園機械化生產(chǎn)技術現(xiàn)狀及裝備特征

馬永明

(上海市金山區(qū)農業(yè)機械化管理站，上海 201599)

0 引言

我國是水果生產(chǎn)大國，水果種類豐富且產(chǎn)量較高，隨著市場對水果產(chǎn)量需求的逐漸提升，水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，成為繼糧食、蔬菜后的第三類農業(yè)經(jīng)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(jīng)濟發(fā)展十分重要。但是水果屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，對勞動力需求較高，但是隨著我國老齡化嚴重，實現(xiàn)果園機械化生產(chǎn)勢在必行。

果園機械化生產(chǎn)是水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要組成部分，也是我國農業(yè)機械化的重要組成部分[1]。目前，果園生產(chǎn)各項作業(yè)環(huán)節(jié)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(chǎn)機械化程度對于提高果園生產(chǎn)效率、降低果農生產(chǎn)成本具有重要意義[2]。

果園生產(chǎn)作業(yè)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(yè)環(huán)節(jié)，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(chǎn)技術應用持續(xù)滯后于水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，機械化水平低是限制水果產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率提升及穩(wěn)定發(fā)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(chǎn)為主要研究目標，基于目前國內外果園機械化生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀，提出目前國內制約果園機械化提升的主要條件，系統(tǒng)論述了果園機械化發(fā)展的需求，提出未來我國果園機械化發(fā)展主要方向。研究結果可以為果園機械化發(fā)展與果園生產(chǎn)提供參考和借鑒。

1 果園機械化生產(chǎn)技術的戰(zhàn)略意義

1.1 實現(xiàn)水果產(chǎn)業(yè)節(jié)本增效，促進區(qū)域經(jīng)濟均衡發(fā)展

水果產(chǎn)業(yè)是個別地區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)，是農民的主要經(jīng)濟收入，但是由于我國目前果園種植規(guī)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(chǎn)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(chǎn)成本較高。果園機械化較為發(fā)達的國家果農收入較高，且經(jīng)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(fā)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(qū)域經(jīng)濟均衡發(fā)展的重要條件。

1.2 改變水果生產(chǎn)方式

水果生產(chǎn)是勞動密集型生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的提升。尤其是在大規(guī)模果園生產(chǎn)中，應用大型果園機械可以大幅度降低勞動強度，優(yōu)化傳統(tǒng)水果生產(chǎn)方式，提高生產(chǎn)效率。

1.3 提高水果生產(chǎn)安全性，實現(xiàn)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展

果園機械化技術可以實現(xiàn)水果生產(chǎn)過程中定量施肥、噴藥，提高農業(yè)資源利用效率，減少由于粗放式施肥、噴藥造成的農田環(huán)境污染，減少生態(tài)環(huán)境污染，保證果園生產(chǎn)過程中的安全性與科學性。目前，果園機械化較為發(fā)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(yè)現(xiàn)代化進程

目前，我國正處于由農業(yè)大國向工業(yè)大國轉變的重要發(fā)展時期，農村大量勞動力向城鎮(zhèn)轉移，農村勞動力大量減少，嚴重影響了當?shù)厮a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此，大力發(fā)展果園機械化生產(chǎn)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(yè)現(xiàn)代化進程具有重要意義。

2 國內外果園機械化發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)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(chǎn)強國，大部分水果生產(chǎn)作業(yè)工序已經(jīng)實現(xiàn)機械化生產(chǎn)，包括苗木移栽、修剪、中耕施肥及植保噴藥等環(huán)節(jié)已經(jīng)實現(xiàn)了機械化作業(yè)，并在田間形成了完善的節(jié)水灌溉系統(tǒng)，部分果園還安裝了人工降雨裝置用于植保，生產(chǎn)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(jīng)濟價值及收益，例如，美國及日本部分地區(qū)實現(xiàn)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(chǎn)線進行批量生產(chǎn)，采用無損傷檢測儀器對水果品質進行監(jiān)測，并且水果采摘后的冷藏、保鮮、運輸?shù)刃纬闪送晟频漠a(chǎn)業(yè)鏈條。

2.2 國內發(fā)展現(xiàn)狀及制約因素

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

表1 植保無人機技術參數(shù)

3 果園機械化發(fā)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(huán)節(jié)，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(xù)農業(yè)發(fā)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(fā)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(fā)重視，減少果園生產(chǎn)過程中農藥、化肥殘留成為水果發(fā)展產(chǎn)業(yè)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(yè)機械，目前常見的果園植保無人機主要類型及參數(shù)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(jié)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(xiàn)標準化果園生產(chǎn)，為后期收獲機械工作創(chuàng)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(yōu)化，并且研發(fā)果園修剪機器人實現(xiàn)果園樹木的任意修剪和任意調控，實現(xiàn)果園修剪工作的遠程化、智能化發(fā)展。

3.3 果園排灌機械

田間灌溉是水果生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，但是由于果園生產(chǎn)主要集中在丘陵山區(qū)，水資源較少，因此，提高果園灌溉利用率是促進水果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。發(fā)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(fā)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(chǎn)量。雜草與果樹之間競爭養(yǎng)分，并且容易誘發(fā)各種病蟲危害，降低水果產(chǎn)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(yè)效率低，因此實現(xiàn)果園機械化除草對于提高果園生產(chǎn)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(jié)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(xiàn)有效割草，留茬高度不一致，切割器容易發(fā)生“撞刀”現(xiàn)象，未來應該在現(xiàn)有基礎上解決割草機切割器“撞刀”問題，對切割器進行優(yōu)化設計，提高切割器的通過性問題，避免割草器在田間作業(yè)時產(chǎn)生“漏割”和“未割”現(xiàn)象。

3.5 果園運輸機械

傳統(tǒng)在平原運輸?shù)能囕v難以適應果園運輸?shù)男枰?，因此果園內運輸是果園機械華生產(chǎn)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(huán)境，并且造價昂貴，不能在我國果園機械化生產(chǎn)中發(fā)揮作用。因此，未來應該針對我國果園地理環(huán)境設計出適宜我國果園機械化運輸?shù)膭恿C械，實現(xiàn)果園內的果實運輸?shù)取?/p>

4 結論與展望

4.1 結論

我國針對水果機械化生產(chǎn)提出了2030年發(fā)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(fā)，加強水果生產(chǎn)機械化、水果采后保鮮技術及水果貯藏技術的開發(fā)與研究，逐步完善水果機械化生產(chǎn)體系，逐步建立果園機械化示范基地，加強對果園生產(chǎn)機械化發(fā)展的支持與研發(fā)力度，因地制宜、分類指導，以點帶面，實現(xiàn)不同區(qū)域的并行發(fā)展，逐步推動我國水果生產(chǎn)機械化快速發(fā)展。

4.2 展望

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