孟曉峰 馬超 張明 魏曉霞

摘要：目前，我國的果園機(jī)械化程度較低，雖然市場上已經(jīng)有部分多功能果園作業(yè)平臺，但受到果園地形復(fù)雜與現(xiàn)有機(jī)械行駛穩(wěn)定性差的影響與限制，尚不能滿足果園作業(yè)需求。本文分析了目前果園采摘平臺需求和應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了存在問題及發(fā)展對策。

關(guān)鍵詞：果園；采摘平臺；應(yīng)用；發(fā)展對策

隨著人們生活水平的提高和消費(fèi)需求的提升，我國果樹種植面積穩(wěn)步增加。目前，我國的果園田間管理如修剪、疏果、采摘等大多依靠人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，而且隨著勞動(dòng)力短缺問題日益嚴(yán)重，果園的管理成本也不斷攀升。因此，利用果園簡易采摘平臺實(shí)現(xiàn)果園田間管理的機(jī)械化具有重要意義[1]。

現(xiàn)階段我國的果園機(jī)械化程度較低，雖然市場上已經(jīng)有部分多功能果園作業(yè)平臺，但受到果園地形復(fù)雜與現(xiàn)有機(jī)械行駛穩(wěn)定性差的影響與限制，尚不能滿足果園作業(yè)需求。本文分析了目前果園采摘平臺的需求和應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了存在問題及發(fā)展對策。

1對果園操作平臺的發(fā)展需求

1.1提質(zhì)增效的需要

在過去傳統(tǒng)的林果業(yè)的生產(chǎn)過程中，采摘、管理、修剪、運(yùn)輸?shù)却罅康淖鳂I(yè)需要靠人工來完成，作業(yè)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度太大，一直是困擾我國林果業(yè)發(fā)展的主要問題。再加上我國國土面積較大，不同地區(qū)不同的果園環(huán)境，特別是山區(qū)丘陵地帶，果園多位于坡地、地形特別復(fù)雜，種植密度大小不一、道路狹窄，林果業(yè)的機(jī)器很難進(jìn)入果園進(jìn)行輔助作業(yè)。

省工、省力、快捷、高效是實(shí)現(xiàn)果園機(jī)械化、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化管理的目的。在農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力持續(xù)轉(zhuǎn)移和老齡化的背景下，適用于果園作業(yè)的采摘作業(yè)平臺可以在一定程度上提高采摘效率，并且成本相對于機(jī)器人采摘成本更加低廉、使用更加可靠，相對于人工采摘效率大大提高，因此采摘平臺成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，并在國外大型果園中得到了廣泛的應(yīng)用。而果園采摘平臺的使用不僅可以提高采摘效率，而且可以降低果實(shí)的損失率，節(jié)省人工成本，大大提高果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益，還可以徹底改變我國果園采摘的傳統(tǒng)落后狀態(tài)，使我國的果樹種植邁向機(jī)械化、現(xiàn)代化。因此發(fā)展果園機(jī)械化收獲技術(shù)對于果樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1.2大型果園發(fā)展的需求

面積較大、有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力的規(guī)模經(jīng)營果園，果實(shí)在成熟之后，采摘工作是一項(xiàng)比較龐大的工程。果園作業(yè)平臺具有修枝、采摘、運(yùn)輸?shù)裙δ埽蔀楣麍@作業(yè)機(jī)械不可或缺的組成部分，特別是大面積栽植的果園。果園采摘平臺是果實(shí)采摘過程中運(yùn)用得比較多的采摘機(jī)械，解決了果園的采摘、修剪等問題，節(jié)省了大量的勞動(dòng)力。該平臺適用于大型果園的優(yōu)勢在于以下幾個(gè)方面：自動(dòng)傳送、裝箱，提高采摘效率，可代替多人作業(yè)；自走、自駕、電控三種行駛模式可選，節(jié)省人力。傳送、裝箱、轉(zhuǎn)運(yùn)等各環(huán)節(jié)均有可靠的防磕碰措施，可降低果實(shí)損傷率；采摘、套袋、疏花、疏果，一機(jī)多用，經(jīng)濟(jì)方便。自由調(diào)節(jié)的作業(yè)平臺及輸送系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大范圍、高靈活性果園作業(yè)[2-3]。

針對果樹整枝修剪、花果管理、采收運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)和農(nóng)藝要求，研制果園采摘平臺。多功能果園作業(yè)平臺是比較常見的規(guī)模作業(yè)平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)采摘運(yùn)輸于一體，適用于果園采摘、套袋、疏花、修剪、搬運(yùn)等作業(yè)。后部可選用多種工具配件，實(shí)現(xiàn)平臺上和平臺下一邊通過，全部摘完的高效率工作（圖1）。目前，大型果園常用的升降作業(yè)平臺有升縮式、折臂式、剪叉式、混合式等。目前國內(nèi)外大多采用機(jī)械機(jī)構(gòu)調(diào)平方式。機(jī)架上方設(shè)有操控臺，操控系統(tǒng)可控制行走裝置的行走和轉(zhuǎn)向以及前后叉的動(dòng)作，重點(diǎn)解決農(nóng)機(jī)農(nóng)藝整機(jī)配置、升降和伸展、傾角（坡地）和人機(jī)安全等技術(shù)難題，開發(fā)有輪式和履帶式輕便型、多動(dòng)能型果園作業(yè)平臺，果園機(jī)械全液壓驅(qū)動(dòng)，配有電動(dòng)剪、采摘袋、標(biāo)準(zhǔn)果箱等功能裝置，是現(xiàn)代化果園的理想機(jī)具[4]。

1.3觀光采摘園需求

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多地方依托豐富的果樹資源，打造生態(tài)果品景區(qū)，建設(shè)觀光果樹采摘園、生態(tài)園。在生態(tài)采摘園的建設(shè)中，充分利用園區(qū)道路，建設(shè)葡萄、梨、獼猴桃、南方的柑橘等果樹采摘長廊。如果采用人工采摘，不僅容易造成果實(shí)的損傷，還可能由于采摘者操作不規(guī)范損傷果樹。針對這種現(xiàn)狀，輔助人工采摘能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，對果實(shí)、果樹損傷小，環(huán)境友好，除此外，它還易于操作，并使使用者感到舒適，同時(shí)安全性也有保證。

2果園采摘平臺的應(yīng)用現(xiàn)狀及問題

2007年，新疆機(jī)械研究院研制出了我國第一臺果園作業(yè)機(jī)，新疆牧神L-1型多功能果園作業(yè)機(jī)（圖2），填補(bǔ)了國內(nèi)作業(yè)平臺的空白，標(biāo)志著我國作業(yè)平臺進(jìn)入多功能的作業(yè)機(jī)械時(shí)代。我國果園的平均綜合機(jī)械化率較低，果園采摘平臺的普及程度低，無法滿足現(xiàn)代果業(yè)發(fā)展的需要。具體來看，問題主要表現(xiàn)為農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合不夠，采摘機(jī)械與種植區(qū)地形地貌等環(huán)境條件不匹配等等。這一現(xiàn)狀的原因，一方面是長期以來我國對果園機(jī)械領(lǐng)域的關(guān)注和投入較少；另一方面是，我國果樹主要種植區(qū)在山區(qū)丘陵地帶，自然條件嚴(yán)重制約了果園機(jī)械化的發(fā)展。

針對目前我國果園管理中存在的采摘修剪難度大、效率低等問題，不少學(xué)者進(jìn)行了研究。如程健[1]針對我國以家庭為單位的單戶小面積種植方式試制了果園多功能輪式作業(yè)平臺樣機(jī)，試驗(yàn)測試了樣機(jī)的升降高度、升降穩(wěn)定性、行駛速度和跨越障礙能力，結(jié)果表明樣機(jī)能夠滿足果園作業(yè)要求。王永振等[5]分析了國內(nèi)外果園作業(yè)平臺的發(fā)展歷程，研究了國內(nèi)部分現(xiàn)有果園作業(yè)平臺的特點(diǎn)，最后總結(jié)出我國果園作業(yè)平臺的發(fā)展趨勢為電動(dòng)、多工位、可調(diào)平、機(jī)電液一體化、融合導(dǎo)航技術(shù)和遙控技術(shù)、操作簡便。有學(xué)者研發(fā)了自走式果園作業(yè)平臺，該機(jī)集自走式收獲輔助系統(tǒng)和平臺操作于一體（圖3），可輕松實(shí)現(xiàn)在行走過程中進(jìn)行果樹修剪，整枝和果實(shí)采摘等工作[4]。劉大為等[3]從目前國內(nèi)外常見的果園采摘平臺行走機(jī)構(gòu)典型應(yīng)用分析入手，結(jié)合丘陵山地果園地貌特征以及小型機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的部分應(yīng)用，提出設(shè)計(jì)一種適合丘陵山地果園行走、具有輕質(zhì)化以及高離地間隙特征的仿形履帶式行走機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)在我國果園采摘平臺的研制和推廣上具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。據(jù)分析，一臺果園作業(yè)車，進(jìn)口的10多萬元，國產(chǎn)的也有2萬～8萬元，并且后續(xù)的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用也比較高，在有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力的公司化運(yùn)作的標(biāo)準(zhǔn)化示范園可以選用，但面積相對較小的果園的果業(yè)大戶難以承受。有農(nóng)戶利用農(nóng)用三輪車等，參照廠家的果園操作平臺車適當(dāng)進(jìn)行改裝，成為改裝型果園操作平臺，不但省錢還實(shí)用。也有一家一戶面積較小的果園，選擇農(nóng)用三輪車、電動(dòng)三輪車、足蹬三輪車的后斗因陋就簡地作為簡易的操作平臺，達(dá)到樹冠高處整形修剪、花果管理的目的。

3果園采摘平臺的發(fā)展對策

3.1農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合

不同的水果品種、種植模式、地域土壤狀況，對機(jī)械化生產(chǎn)的要求也不同。比如葡萄，不同產(chǎn)品的品種不同，栽培模式有V形栽培、棚架栽培、單籬架栽培等。由于栽培模式的區(qū)別，采摘要求也不同。因此要選育與省力化、機(jī)械化相適應(yīng)的矮化、少修剪、抗病蟲害、耐寒耐旱的水果品種；新建果園、老果園改造和標(biāo)準(zhǔn)化果園建設(shè)中要考慮機(jī)械與設(shè)施的應(yīng)用，加強(qiáng)農(nóng)機(jī)與農(nóng)技的有效結(jié)合，兩者互相協(xié)調(diào)，相互配合，才能真正實(shí)現(xiàn)果園作業(yè)機(jī)械化和現(xiàn)代化。

3.2多方協(xié)調(diào)，共同促進(jìn)果園采摘平臺的推廣

農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)大都掌握在大專院校和科研院所手中，如何綜合利用這些技術(shù)并推廣好，是果園機(jī)械化發(fā)展的關(guān)鍵。有專家提出要從標(biāo)準(zhǔn)化建園、標(biāo)準(zhǔn)化管理、機(jī)械研發(fā)、加強(qiáng)果農(nóng)培訓(xùn)、發(fā)展規(guī)模經(jīng)營、加大補(bǔ)貼等幾個(gè)方面加快推進(jìn)果園機(jī)械化[2]。

3.3半機(jī)械化采摘平臺的研發(fā)

目前，修剪或者采收完全采用機(jī)械似乎不太可能，但成本低廉的用于承載工人移動(dòng)的果園作業(yè)平臺將成為修剪和采收的標(biāo)配，機(jī)械輔助采收將成為常規(guī)技術(shù)，并將更適合未來的果園模式。如蘋果，未來蘋果栽植的發(fā)展趨勢已經(jīng)向著高密度矮化栽植為主，便于采用機(jī)械側(cè)壁修剪以降低人工成本，還可以提高果實(shí)品質(zhì)，并且使用機(jī)械輔助平臺來協(xié)助采收和人工修剪，這種果園有望高產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]程健.果園多功能輪式作業(yè)平臺設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[2]侯志偉.輪式果園作業(yè)平臺性能分析與仿真[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[3]劉大為，謝方平，李旭，等.果園采摘平臺行走機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)機(jī)化研究，2013，35（2）：249-252.

[4]樊桂菊，王永振，張曉輝，等.果園升降平臺自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33（11）：32-35.

[5]王永振.果園多功能遙控作業(yè)平臺的研制與試驗(yàn)[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.