許成杰，孔 斌，夏 飛，牛 坡

（1.重慶三峽學院機械工程學院，重慶 404100；2.中國科學院合肥智能機械研究所，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產(chǎn)業(yè)也是實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略目標的重要途徑之一，《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》（“十四五”規(guī)劃和“二〇三五年遠景目標”）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)一體化進程的加快，大量農(nóng)村青壯年勞動力進城務工，造成水果采摘季節(jié)性勞動力短缺，制約著水果產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展壯大，亟需果園采摘機械取代人工，以提高水果采摘作業(yè)效率和整體經(jīng)濟效益[2]。但當前我國農(nóng)業(yè)機械的研發(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械，對于果園機械特別是水果采摘機械的研發(fā)還有所欠缺。在“十四五”規(guī)劃和“二〇三五年遠景目標”中，明確提出要加強農(nóng)業(yè)機械研發(fā)及應用，農(nóng)作物耕種收綜合機械化率提高到75%。這也為果園采摘機械的發(fā)展提供了新的市場機遇。

分析當前果園采摘機械研發(fā)和應用現(xiàn)狀，探討制約果園采摘機械發(fā)展的因素，探索一條適宜于果園采摘機械化發(fā)展的道路，不僅有利于果園采摘機械產(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械應用現(xiàn)狀為例，研究探討制約重慶市果園采摘機械化發(fā)展的制約因素，針對性地提出建議和對策，促進重慶市果園采摘機械化的發(fā)展，也為其他地區(qū)果園采摘機械化的發(fā)展提供借鑒和參考。

1 重慶市果園采摘機械現(xiàn)狀

1.1 地理條件差，果園采摘機械難以適用

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)大型標準化果園采摘機械難以使用，缺乏適宜的采摘機械，導致重慶市水果單產(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，綜合機械化水平低

節(jié)令性強、工作強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 果園采摘機械起步晚，研發(fā)和應用脫節(jié)

20 世紀40 年代初，西方國家已經(jīng)開始進行果園采摘機械的研究，隨著計算機和控制技術的快速發(fā)展，美國早在1983 年就研制出了世界上第一臺采摘機器人。而重慶市對果園采摘機械的研究開展的時間較晚，自2006 年出臺“十一五”國家高新技術研究發(fā)展計劃中提出《果樹采摘機器人關鍵技術研究》[2]后逐漸開展，近年依賴于重慶各高校和企業(yè)，在采摘機器人研發(fā)領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 重慶市果園采摘機械發(fā)展制約因素

2.1 自然條件限制了果園采摘機械的發(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、地形條件復雜、且大多數(shù)為坡耕地，在果園種植前未考慮采摘機械化作業(yè)的因素，也未進行標準化果園的規(guī)劃設計。導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械進行采摘，效率低下。同時，重慶丘陵山區(qū)果園對于采摘機器人的行駛性能、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)主負責日常的經(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)代先進的經(jīng)營、種植及管理模式，忽略了農(nóng)機與農(nóng)藝的融合，導致果園采摘機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)機械，政府及相關部門對丘陵山地果園采摘機械的發(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)成本和關鍵技術研發(fā)瓶頸，先進的果園采摘機械大多數(shù)僅能用于示范性果園，利用機器人進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 水果種植戶對先進果園采摘機械的接受程度較低

由于先進果園采摘機械僅用于示范性果園或標準化果園，目前對于果園采摘機械的示范推廣普及力度還有所欠缺，水果種植戶對先進果園采摘機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)濟效益。同時，對于先進的果園采摘機械，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)濟壓力較大，導致水果種植戶對其接受程度較低。

2.5 果園采摘機械的售后服務保障不到位

重慶市果園的位置分布相對分散，生產(chǎn)果園采摘機械的農(nóng)機企業(yè)售后服務很難面面俱到，使得果園采摘機械的售后服務得不到保障。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)濟受損。同時，雖然采用遠程在線指導的方式能夠較為方便地解決水果種植戶在實際生產(chǎn)中遇到的簡單機械故障問題，但受制于農(nóng)村地區(qū)較差的網(wǎng)絡狀態(tài)和水果種植戶文化知識水平，全面推廣難度較大，并且遠程在線指導的方式難以解決復雜的機械故障問題。

3 重慶市果園采摘機械建議及展望

3.1 果園宜機化改造

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，也可以針對性進行果園宜機化改造，擴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械，有效提高果園采摘機械的適用性和土地效益，促進果園采摘機械產(chǎn)業(yè)升級，補齊短板。政府及相關部門可針對果園宜機化改造組建相關專家小組，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)范引導政策，加大財政資金投入，引導社會資本進入果園宜機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行宜機化改造，確保重慶市水果產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展。

3.2 改進果園種植模式，促進農(nóng)機與農(nóng)藝融合

政府及相關部門應加大對果園的水利、電路、網(wǎng)絡等基礎設施的投入，完善生產(chǎn)基礎，為水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎。學習國內(nèi)外先進的生產(chǎn)管理模式，組織開展相關培訓，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)濟效益。選育與機械化作業(yè)生產(chǎn)相適應、經(jīng)濟價值較高、結(jié)構(gòu)化生產(chǎn)比較規(guī)范的品種，使農(nóng)機與農(nóng)藝相互融合、相互促進。

3.3 推進適宜設備的研究和制造

政府及相關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帶頭作用，以政府財政資金帶動市場資本投入果園采摘機械的研發(fā)及相關產(chǎn)業(yè)。支持企業(yè)在結(jié)構(gòu)設計、算法編程等關鍵環(huán)節(jié)的技術創(chuàng)新和相關產(chǎn)品的研發(fā)和制造，實現(xiàn)果園采摘機械的現(xiàn)代化、智能化。重視果園采摘機械的實際應用，銜接好果園采摘機械的研發(fā)和推廣應用工作。

3.4 重視果園采摘機械的示范推廣

政府及相關部門應加大對先進果園采摘機械的推廣和宣傳力度，組織企業(yè)、種植業(yè)主及相關人員學習果園采摘機械的使用和維護，加大果園采摘機械的宣傳和推廣，成立示范性果園，引進先進的果園采摘機械，形成示范推廣效應。并在此基礎上舉辦面向水果種植戶的推廣會和技能培訓班，提升水果種植戶對高新技術、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，引導有條件的水果種植戶購置合適的果園采摘機械。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 健全果園采摘機械的管理和售后服務保障體系

政府及相關部門應完善相應法律法規(guī)，制定完備的果園采摘機械標準，出臺有關的果園采摘機械生產(chǎn)規(guī)范和質(zhì)檢流程，為果園采摘機械的生產(chǎn)和使用營造一個良好的社會環(huán)境。深化改革創(chuàng)新果園采摘機械的補貼政策，并在最大程度上精簡購機補貼的申請流程，真正做到方便水果種植戶。政府及相關部門應加大對農(nóng)機企業(yè)售后服務的政策和資金保障，使得農(nóng)機企業(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械相關售后維修問題。

3.6 強化人才體系建設

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械發(fā)展的主力軍。政府及相關部門要加大對果園采摘機械相關人才的培養(yǎng)和引進力度，完善人才激勵機制，建立健全的人才服務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)及科研院所應積極響應創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，提高研發(fā)人員創(chuàng)新能力。高校應充分發(fā)揮其社會服務職能，加強其科研社會服務能力和力度，同時在培養(yǎng)農(nóng)機人才時需著重于學生的實用技能，理論與實踐相結(jié)合，保障果園采摘機械產(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)和應用不協(xié)調(diào)等問題，果園采摘機械發(fā)展水平與北方平原地區(qū)還有較大差距。實現(xiàn)果園采摘機械化是提升重慶市水果經(jīng)濟效益和整體機械化水平的任務之一，也是推動重慶市鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略目標全面實現(xiàn)的重要途徑。推動重慶市果園采摘機械的研發(fā)及推廣使用、提高重慶市果園采摘機械化水平，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，針對性提出相應的解決方案，探索出一條適合重慶市的果園采摘機械發(fā)展道路，并在此基礎上力爭實現(xiàn)果園生產(chǎn)的全程機械化。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。