丘陵山区柑橘全程机械化关键技术研究

湛小梅 曹中华 李亚丽 冯 伟 崔晋波

（重庆市农业科学院，重庆 401329）

1 研究意义

柑橘是世界第一大水果，全球有138个国家/地区种植柑橘，生产形势总体向好。据FAO最新统计数据，2018年全球柑橘总产量14 659.9吨，同年我国的柑橘产量3 931.5万吨，占比超1/4，而且近年发展迅速，产能还在扩大。重庆是全国柑橘的主产区和优产区，柑橘产业位居重庆七大特色产业之首，种植面积超过350万亩，产量超过330万吨，种植业产值近200亿元，帮助农民脱贫致富效果显著。重庆市柑橘产业“十三五”发展规划提出，“把重庆柑橘打造成中国柑橘第一品牌和全市第一优势特色产业，形成‘五个最大、一个第一’格局，即最大的晚熟柑橘基地、全国最大的橙汁加工基地、最大的柑橘科技创新高地、最大的种苗生产集散基地、最大的柑橘休闲旅游基地和全国第一个柑橘非疫区”。重庆市第四届人大五次会议关于支持创建“重庆柑橘交易中心”促进我市柑橘产业可持续健康发展的建议提出，“实施‘柑橘＋互联网、现代服务业+市场’一二三产融合新模式，推动中国柑橘产业整合创新、提质增效和培育核心竞争力”。可见，柑橘产业发展前景广阔、政策优越。

实践证明，机械化生产可以大幅降低柑橘种植成本，提高作业效率，且对柑橘的单产和品质无明显影响，采用机械化种植有利于提高柑橘生产净收益，从而提高果农种植柑橘的积极性。然而，受丘陵山区地块小、坡度大、土壤粘重、种植模式多样和人工成本逐年提高等因素的制约，现有果园生产机械很难在丘陵山区柑橘生产过程中配套使用，导致了我市柑橘产业快速发展的同时，柑橘生产机械化却令人堪忧[1-4]。

因此，本文立足丘陵山区地块小、坡度大、分布零散、土壤多重性的耕地条件，围绕高产高效、因地制宜、智能轻简、品质提升的农机农艺结合机械化薄弱环节技术需求，着重从基础应用技术研究、薄弱环节关键技术与装备提升和开发、技术集成与全程机械化示范等方面开展研究，为丘陵山区柑橘全程机械化发展提供理论依据和技术指导，加速推动丘陵山区柑橘产业的规模化、集约化、绿色化发展。

2 丘陵山区柑橘机械化生产关键技术研究

西南地区柑橘园主要分布在丘陵山地上，实现机械化难度较大，然而柑橘生产是劳动密集型产业，随着农村城镇化的进程，迫切的需要解决柑橘机械化生产薄弱环节的关键技术，并进行一些装备的开发。重点突破采摘和运输两个关键环节机械化，全力发展果园管理机械化，着力发展仓储和产地商品化处理与产业信息化应用技术[5-7]。

（1）机械化生产的柑橘特性研究

研究土壤耕作模式、耕层结构，明确柑橘生长适宜的土壤条件；研究种植密度、栽培方式、地形、气候，明确其对产量、品质、性状的影响，构建不同区域机械化主栽种植模式；研究高标准建园模式，因地制宜、宜机化改造、水利设施配套，实现柑橘的机械化生产；研究植株形态、病理指征、土壤病害，以及水肥药施用时机、数量、频次、配比、分布，结合环境气候的变化预警，揭示柑橘全生命周期水肥需求规律，提出病虫草害防控策略；研究柑橘植株力学特性、腐熟机理，制定机械化碎枝标准规范；研究柑橘腐烂与病变机理、呼吸强度，以及环境参数、库容量、储存方式、储藏过程的品质变化，为柑橘商品化储运提供基础。

（2）耕层深翻、深松、深施肥、除草等联合作业装备技术研究

基于柑橘根系生长的土壤耕层与团粒结构适宜条件，重点破解耕作部件仿生减阻与耐磨延寿材料、部件作业曲面构型与优化等制约瓶颈，进行虚拟仿真研究以缩短开发周期，开发深翻、深松、深施肥、土壤消毒机具及联合作业机具等。

（3）智能、轻简、高效机械化采摘技术研究

面向丘陵山区柑橘机械化采摘的需求，突破山地地形差异的制约，研究柑橘采摘无人驾驶操控系统、末端执行器等关键技术，突破基于机器视觉的柑橘果实识别、定位，底盘路径规划、智能避障等技术瓶颈；研制全自由度柑橘采摘机械臂，建立无人驾驶操控平台，开发基于机器视觉的柑橘采摘机器人，具有无人驾驶操控方式，实现柑橘自动识别、定位和采摘，在丘陵山地标准化柑橘园开展应用。

（4）柑橘田间管理关键技术研究

结合丘陵山地种植农艺，研究水肥一体化灌溉技术与设施，精确施药技术，树冠仿形技术，研究GPS、GIS、RS、视觉导航、光谱分析和图像处理等新技术。开发实施变量施药的机械技术与装备，实现在对柑橘树病虫害定位、数据采集及处理的基础上，控制施药机械的喷量、速度及位置，达到对柑橘树进行变量喷雾的目的。

（5）果园多功能作业平台关键技术研究

基于履带式动力平台，综合运用传感技术、信息技术、计算机技术等现代化控制技术，根据田园管理作业要求，系统集成耕整、喷雾、修剪、除草、碎枝、转运等作业部件，通过三点悬挂快速组装，形成丘陵山区果园管理作业系平台，解决现有园作业平台功能单一、劳动强度大、作业效率低、坡度稳定性适应差等问题。

（6）柑橘仓贮技术和设施关键技术研究

开发贮藏环境精确监控技术和系统、规模化贮藏机械化设备和节能设施、商品化内外部品质分级和洁净包装保鲜技术设备。

3 柑橘全程机械化技术集成与区域示范优化

基于西南丘陵地区柑橘种植农艺要求，耕地宜机化改造技术规范，选择柑橘种植的典型示范区和示范县，通过薄弱环节机械化关键技术研究与装备开发，建立高产高效机械化作业示范基地，以智能化、信息化应用技术为引领，优化高产高效优质节能机械化生产模式与不同规模的机械化作业配套技术、作业规范，改进和优化基于模式的机械化设备，实验验证和优化不同模式和规模的全程机械化技术集成性、设备配套性、管理规范性、运行经济性，建立柑橘产地商品化处理与贮藏的产业大数据系统并与物流接轨示范应用。

4 政策建议

丘陵山区是党的十九大提出的乡村振兴战略主战场，柑橘产业对推动丘陵山区乡村振兴有很强的社会公益性。然而，随着柑橘产业的发展，柑橘生产机械化程度势必会影响果农的经济效益，产业结构调整造成大批劳动力转移，传统人工作业方式已满足不了柑橘产业经济发展的需要。在现有的果园装备与机械化生产基础上，提出阶段性发展建议:

一是针对目前丘陵山区柑橘生产专用装备缺失，通用装备适应性差问题，开展作业测评、组合选型和适用性改造等工作，解决部分环节生产机械爬坡越障能力、人机作业安全、环境适用性及性价比不能满足经济性要求的问题，打破丘陵山区梯田式与原生态柑橘园“无机可用”的局面[8]。

二是为促进丘陵山区柑橘生产机械化发展，全面加强丘陵山区柑橘生产机械化薄弱环节关键技术研究，建立基于宜机化整治的适度规模柑橘生产全程机械化模式，制定柑橘全程机械化作业机械配套技术规范等相关政策建议，以期加快丘陵山区柑橘全程机械化进程，助力丘陵山区乡村振兴。

三是结合新技术提升装备的智能化水平，形成能够适应地块大坡度、高频次转场的自走式智能调平高位多功能作业平台，具有坡地靶标识别定位与喷雾角度实时调节的地面精准仿树形无人对靶施药装备，可适用不同树形修剪要求的多段可变幅自动化修剪装备，构建橘园生产大数据服务平台、精确管理智能决策系统，研发智能控制农机装备，形成全产业链智慧农业“三位一体”的关键技术和装备体系，为慧橘园建设和精准生产管理提供实用化平台。实现全环节机械化生产，并在部分环节实现自动化、智能化作业，推进丘陵山区柑橘生产向现代高效模式转化的进程[9]。