尚 忠 孫奎軍 錢棟偉 王小凱 李春燕 于俊萍

我國(guó)是世界第一大水果生產(chǎn)國(guó)，果園種植面積大、分布廣、品類多、產(chǎn)量大。果業(yè)的迅猛發(fā)展對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)民脫貧致富以及可持續(xù)綠色發(fā)展的作用日益明顯。果園采摘作業(yè)復(fù)雜、季節(jié)性強(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)效率低，主要還是依靠人工采摘的方式，果園采摘作業(yè)環(huán)節(jié)所用勞動(dòng)力占整個(gè)果園生產(chǎn)過程所用勞動(dòng)力的三分之一左右。隨著近年來人口老齡化和城市化發(fā)展的推進(jìn)，農(nóng)業(yè)從業(yè)人口不斷減少，只有通過機(jī)械化作業(yè)減少對(duì)勞動(dòng)力的需求，才能使林果業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，提高果園采摘機(jī)械化程度任重道遠(yuǎn)，前景廣闊。

一、果園采摘環(huán)節(jié)機(jī)械化現(xiàn)狀分析

（一）國(guó)外研究現(xiàn)狀分析

國(guó)外對(duì)于果園采摘收獲機(jī)械的研究起步較早，進(jìn)行了長(zhǎng)期的、多方面的、富有成效的研究和開拓性的探索。美國(guó)在20世紀(jì)60年代中期研發(fā)出能夠在果園作業(yè)的液壓升降平臺(tái)，提高了采摘效率。從60年代后期開始，歐美一些國(guó)家進(jìn)行了果園生產(chǎn)和收獲的機(jī)械化研究，70年代成功研發(fā)多種果園采摘收獲機(jī)械。90年代初，日本開始研究適用于坡地的果園采摘機(jī)械設(shè)備，樞軸式擺動(dòng)懸掛機(jī)構(gòu)的自走式采摘車研制成功。目前，國(guó)外科研機(jī)構(gòu)和公司研發(fā)出了多種集成度、作業(yè)效率、自動(dòng)化水平都較高的采摘收獲裝備，如德國(guó)大型果園采摘機(jī)、荷蘭可升降作業(yè)平臺(tái)、美國(guó)氣吸式果園采摘機(jī)等，雖然這些裝備具有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值，但是由于其成本和可靠性方面的問題，在國(guó)外的應(yīng)用范圍也十分有限。20世紀(jì)70年代末期，隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，美國(guó)率先開始研究各種農(nóng)業(yè)機(jī)器人，其中就包括1983年在美國(guó)誕生的第一臺(tái)采摘機(jī)器人。然而由于工作環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性，直到目前，采摘機(jī)器人的智能化水平也沒有達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。其主要問題在于其靈巧性不足、果實(shí)采摘周期較長(zhǎng)、果實(shí)識(shí)別率偏低、損傷率較高、制造成本過高等，因而目前果園采摘機(jī)械裝備應(yīng)用最多最廣泛的是半自動(dòng)果園采摘平臺(tái)。

（二）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析

我國(guó)研究果園采摘機(jī)械起步較晚，研究水平與國(guó)外同類型裝備差距較大。前期主要是無動(dòng)力的通用型機(jī)械，如與手扶拖拉機(jī)配套的機(jī)械振動(dòng)式山楂收獲機(jī)、氣囊式采果器和手持電動(dòng)式采摘臂等。20世紀(jì)80年代開始，我國(guó)開始研發(fā)切割式采摘器，果園采摘也從人工使用剪刀采摘發(fā)展到使用機(jī)械裝置采摘。90年代，在果園種植業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)下，各種簡(jiǎn)易采摘器、液壓采摘升降平臺(tái)相繼研發(fā)成功，但是總體來看，國(guó)內(nèi)采摘作業(yè)機(jī)械小型化、單一化、同質(zhì)化情況較為嚴(yán)重，作業(yè)效率不高，應(yīng)用規(guī)模也有限，難以有效解決果園機(jī)械化采摘存在的諸多難題。

二、存在的主要問題及制約因素

發(fā)達(dá)國(guó)家果園地塊面積大、集中且平整度好，適合大型機(jī)械化作業(yè)模式，機(jī)械化發(fā)展程度高，管理先進(jìn)。國(guó)外果園采摘作業(yè)平臺(tái)應(yīng)用水平雖然先進(jìn)，但是其體積較為龐大，成本太高，與果園產(chǎn)業(yè)自身的特點(diǎn)不適配，實(shí)際推廣難度很大，難以有效解決果園采摘收獲環(huán)節(jié)的問題。目前煙臺(tái)市果園采摘機(jī)械化的發(fā)展水平基本處于空白狀態(tài)，其主要存在以下幾方面的問題并受其制約。

（一）地理?xiàng)l件制約

煙臺(tái)市果園種植多集中在丘陵山區(qū)，果園路面平整度及通過性差，道路狹窄，且存在坡地易傾翻等問題，合適的采摘機(jī)械很少，機(jī)械化作業(yè)基本處于空白，而且在費(fèi)工以及作業(yè)危險(xiǎn)性方面的問題比平地采摘機(jī)械更突出，更不利于大型機(jī)械作業(yè)，除了搭設(shè)人字梯進(jìn)行果園采摘外，只能采用履帶式小型底盤，通過加裝機(jī)具的方式作業(yè)，極大地限制了整體工作效率，缺乏專門進(jìn)行采收作業(yè)的專用裝備。

（二）研發(fā)技術(shù)制約

煙臺(tái)市現(xiàn)有研發(fā)和應(yīng)用的果園采摘作業(yè)平臺(tái)技術(shù)簡(jiǎn)單，功能單一，創(chuàng)新性不足，只能勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)升降和搬運(yùn)功能，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)性采摘，對(duì)于提高果實(shí)收獲效率的作用較為有限；另外，果園采摘機(jī)械成果轉(zhuǎn)化以及市場(chǎng)化推進(jìn)過程中的風(fēng)險(xiǎn)，也使得各農(nóng)機(jī)廠家投入研發(fā)新型果園采摘機(jī)械的積極性不高，無法滿足迅猛發(fā)展的果園產(chǎn)業(yè)需求。

（三）經(jīng)營(yíng)管理模式制約

煙臺(tái)市果園經(jīng)營(yíng)和種植模式較為落后，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝脫節(jié)較大，分散栽培，分戶管理，果園地塊面積小而零散，真正集中成規(guī)模統(tǒng)一管理的大型現(xiàn)代化果園很少，盲目的密植，不科學(xué)的果樹修剪方式以及老舊落后的果樹栽植品種等因素又造成了果園樹形高大，園林郁閉，作業(yè)空間狹小。這種小農(nóng)經(jīng)濟(jì)式的種植管理模式，由于生產(chǎn)規(guī)模小和農(nóng)民技術(shù)素質(zhì)相對(duì)偏低等原因，使果園的生產(chǎn)管理停留在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)式的基礎(chǔ)上，規(guī)范、科學(xué)的機(jī)械化生產(chǎn)管理方式難以實(shí)施。加之農(nóng)機(jī)技術(shù)人員缺乏，農(nóng)村人口老齡化的加劇，果業(yè)生產(chǎn)成本不斷提高。

三、發(fā)展對(duì)策

（一）技術(shù)發(fā)展層面

首先要有較強(qiáng)的通行性和對(duì)丘陵山區(qū)的適應(yīng)性。履帶式行走機(jī)構(gòu)車輪不直接與地面接觸，利用履帶可以緩和地面的凹凸不平，具有良好的穩(wěn)定性、越障能力和較長(zhǎng)的使用壽命，適合在崎嶇的地面上行走，具有地面支撐面積大、接地比壓小、滾動(dòng)摩擦小、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡和越溝性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展方向主要是實(shí)現(xiàn)履帶機(jī)構(gòu)的輕質(zhì)化，使機(jī)具結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)便；進(jìn)一步提高仿形行走能力，更好地適應(yīng)果樹種植地區(qū)復(fù)雜地形特征；優(yōu)化離地間隙，行走過程中不僅要適應(yīng)起伏路面的變化，還能夠應(yīng)付一般的障礙物和凸起，增強(qiáng)平臺(tái)的通過性能。其次是盡可能地實(shí)現(xiàn)采摘平臺(tái)的多功能化作業(yè)，兼具剪枝、疏葉、套袋、摘袋等功能，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，減少農(nóng)民購(gòu)機(jī)投入。三是考慮到操作者是農(nóng)民，采摘平臺(tái)應(yīng)當(dāng)操作簡(jiǎn)便、可靠性高，這就要求采摘平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可靠，使用方法簡(jiǎn)單，維修維護(hù)方便。隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，可以嘗試通過電視攝像機(jī)和無線電遙控組合等方式提高采摘平臺(tái)自動(dòng)化與智能化，甚至實(shí)現(xiàn)無人駕駛等操作。最后也要注重果園采摘機(jī)械科技研發(fā)的成果轉(zhuǎn)化，及時(shí)推進(jìn)新技術(shù)成果的推廣與應(yīng)用。

（二）政策引領(lǐng)方面

應(yīng)加大對(duì)果園采摘機(jī)械化技術(shù)的投入，增加果園采摘機(jī)械科研、推廣專項(xiàng)補(bǔ)貼，促進(jìn)果園采摘機(jī)械化的發(fā)展，提高果園采摘機(jī)械化綜合水平，促進(jìn)果園采摘機(jī)械化技術(shù)進(jìn)步，增強(qiáng)果園的綜合生產(chǎn)能力。通過財(cái)稅支持，積極推動(dòng)農(nóng)機(jī)制造龍頭企業(yè)引領(lǐng)果園采摘機(jī)械產(chǎn)業(yè)規(guī)范有序發(fā)展；建立高校、科研院所、企業(yè)、專業(yè)合作社等為主的多層次、多渠道、多元化的聯(lián)合研發(fā)、推廣機(jī)制，形成產(chǎn)品、資本、應(yīng)用的大產(chǎn)業(yè)鏈和“產(chǎn)學(xué)研推”完整的體系，科學(xué)地建立果園采摘機(jī)械化發(fā)展的長(zhǎng)效機(jī)制。

（三）農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合方面

果園采摘收獲環(huán)節(jié)的機(jī)械化加快了果園產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與農(nóng)機(jī)化不斷發(fā)展,將農(nóng)機(jī)農(nóng)藝有機(jī)融合起來,協(xié)調(diào)發(fā)展，有利于發(fā)揮果園機(jī)械的內(nèi)在潛力,有利于果園新技術(shù)普及推廣；有利于果園產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定增產(chǎn)和果民持續(xù)增收。沒有農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相融合就沒有真正意義上的農(nóng)機(jī)化，兩者的結(jié)合是相互協(xié)調(diào)發(fā)展，不是單方面的服從，是果園產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，煙臺(tái)市進(jìn)行果園采摘機(jī)械、果園農(nóng)藝的推廣時(shí)，需要注重實(shí)際，推出能夠保證果園產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的合理方案，大規(guī)模建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化果園，培育出適合果園機(jī)械化作業(yè)的果樹新品種，研發(fā)高效、多用途的果園機(jī)械，同時(shí)通過辦培訓(xùn)班、講座的形式加大對(duì)果農(nóng)培訓(xùn)的力度，通過走出去，請(qǐng)進(jìn)來的辦法加強(qiáng)對(duì)農(nóng)機(jī)技術(shù)人員的培訓(xùn)。最終共同促進(jìn)本市果園產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助推果園的產(chǎn)業(yè)化和現(xiàn)代化，幫助農(nóng)村實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移，助力穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)果園產(chǎn)業(yè)增產(chǎn)、增收，并進(jìn)一步推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)。