山东省果园机械化生产现状及发展对策

江秋生，刘振，王鑫，韩克龙，薛梅

（250100 山东省 济南市 山东省农业机械科学研究院）

0 引言

山东省位于中国东部沿海、黄河下游，属暖温带季风气候类型。降水集中，雨热同期。中部山地突起，西南、西北低洼平坦，东部缓丘起伏，形成以山地丘陵为骨架、平原盆地交错环列其间的地形大势[1]。山东省是我国北方水果的主要产区之一，果品种植历史悠久，果树种植面积和果品产量居全国前列，尤其自改革开放以来，山东省果品产业发展迅猛，产业化水平也处在全国领先地位。涌现出烟台苹果、莱阳梨、肥城桃、沾化冬枣、烟台大樱桃等代表性的名优特产水果。山东省果业特色鲜明、优势突出，区位优势凸显，发展态势良好，产业化水平不断提高，出口创汇能力增强，提高农民收入促进乡村振兴作用明显。目前，果业已成为我省竞争优势强、综合效益好的高效特色产业，也是调整农业结构、发展农业农村经济、增加农民收入的支柱产业[2]。

2019 年山东全省水果产量达到1 728.5 万t，位居全国前列。2020 年，全省水果面积有望达到80万hm2，产量2 000 万t，干果面积66.67 万hm2，产量350 万t[2]。其中苹果、梨、桃、葡萄、大樱桃、大枣、山楂、蓝莓、核桃、板栗等作物种植面积和产量都有显著提高。全省果品优质果率达到85%以上，果品产值达到1 400 亿元以上[2]。

果园机械化不仅是促进水果产业高质量快速发展的重要环节，也是实现农业全面机械化的重要组成部分。近年来，山东省果园机械化水平取得了长足进步和发展，但是果园生产机械化水平与主要粮食作物相比差距仍然很大。随着城镇化的发展，农村劳动力转移加快，果园生产劳动力短缺，用工成本增加。发展果园机械装备，促进果园生产机械化已经是迫在眉睫的问题。

1 山东省果园生产主要环节机械化现状

1.1 果园专用动力机械

果园动力机械主要包括果园拖拉机和同作业机械配套的内燃机[3]、电动机以及果园运输车、山地轨道运输设备等。山东五征集团、山东时风集团等企业全新开发了专门适用于果园及小地块作业的拖拉机（参见图1、图2）。这类机型轴距短、车身低矮、结构紧凑、操纵方便、等特点。

图1 SF500 拖拉机Fig.1 SF500 tractor

图2 NS704C 拖拉机Fig.2 NS704C tractor

近年来高密市益丰机械有限公司、洛阳市玛斯特拖拉机有限责任公司等企业研发生产了专门针对果园作业的自走式多功能作业机具（参见图3、图4）。该类机具体积小、自重轻、操作灵活等特点。可通过更换作业机具实现开沟施肥自动回填、单独开沟、单独回填、碎草还田、除草作业等功能。

图3 1GZL-130 型履带自走式旋耕机Fig.3 1GZL-130 tracked self-propelled rotary cultivator

图4 遥控履带自走式旋耕机Fig.4 Remote-controlled crawler self-propelled rotary cultivator

1.2 土壤耕整机械

果园土壤耕整机械主要包括起垄、除草、培土、打穴、开沟施肥等环节的装备。主要有牵引式、悬挂式、自走式等。图5 所示为山东省农业机械科学研究院研制的果园开沟施肥机，图6 为山东省农业机械科学研究院与企业联合研制的自走式果园开沟施肥机。

图5 果园开沟施肥机Fig.5 Orchard furrow fertilizer applicator

图6 自走式果园开沟施肥机Fig.6 Self-propelled orchard ditching fertilizer applicator

1.3 果树管理机械

果树管理机械主要包括果树的整形修剪、疏花疏果、果实套袋等生产环节使用的机械（参见图7、图8）。目前果园果树管理整体机械化程度偏低，果园整形修剪主要有电动、气动剪枝等方式；疏花疏果、套袋多以人工为主，目前有小型的机械可以辅助人工作业。

图7 葡萄夏稍剪枝机Fig.7 Grape pruner

图8 果实套袋机Fig.8 Fruit bagging machine

1.4 植保机械

当前，植保机械作业模式主要以人工操作方式为主或半机械方式进行，机械类型主要有微型背负式喷雾机、手提式喷雾机、汽油喷雾机及风力输送喷雾机（牵引式）等（如图9、图10 所示），作业方式原始、落后，难以抵御大范围、爆发性病虫害[4]。

图9 背负式动力喷雾机Fig.9 Knapsack power sprayer

图10 风送式果林喷雾机Fig.10 Air-borne fruit-forest sprayer

1.5 灌溉机械

主要有农用水泵、节水灌溉设备和水肥一体化系统，如图11 所示。山东省果园多分布在丘陵山区，多数果园仍采用漫灌的方式，灌溉周期长、用水量大、水分利用率低。近年来随着标准化果园的兴建，节水灌溉和水肥一体化系统也在逐步推广。

1.6 收获机械

果园收获作业是整个果园生产过程中的重要环节，也是我省果园生产机械化的薄弱环节，现阶段采收作业主要是依靠人工采摘或者借助采摘平台的机械辅助采摘为主，如图12、图13 所示。气吸式，摇振式、机械撞击式采摘机械应用较少。基于机器视觉的果蔬收获机器人的研究已经取得较大的进步，但因为机器识别率低、对果实损伤大、作业效率低、制造成本高等因素导致离实用化和商品化还有很长一段距离[5]。

图12 自走式果园作业平台Fig.12 Self-propelled orchard platform

图13 多功能果园作业平台Fig.13 Multi-function orchard operation platform

2 影响果园生产机械化发展的主要因素

2.1 自然条件和传统种植模式制约了果园生产机械化的发展

山东省的果园主要分布在沂蒙山区、鲁中山区和山东半岛低缓丘陵地带，不利于开展机械化作业。地理条件和种植模式千差万别，现有的普通农机和少量果园机械难以适用于大多数的果园[6]。长期以来，山东果园生产主要以家庭式的分散经营为主，果园规模小、果树种植密度大、行间郁蔽[7]，传统的管理模式造成树体高大、分叉矮，果园作业机具很难进入田间进行作业。果园道路等基础设施落后，建园时没有预留地头，缺乏配套的机耕道，机械无法进地和转弯。现阶段这种家庭分散经营的果园约占全省果园80%以上[2]，主要依靠人工劳动，果农对果园管理一般还是采用以经验管理为主的粗放式管理模式。果园生产机械化水平不高。果园抵御自然灾害的能力不足，全省90%以上的果园缺少相关的防灾减灾设施[2]；对果园生产过程中开沟施肥、行间除草、整形剪枝、疏花疏果、高效植保等环节的新设备，新技术使用较少。

2.2 农机农艺融合水平低

目前我省大部分果园仍采用传统栽培模式，栽培模式落后，低效果园比重较大。果园生产农机农艺融合不够紧密。机械化生产涉及到的平整土地、果树定植、开沟施肥、中耕除草、整形修剪、疏花疏果、田间植保、果实采摘等各个环节,与果园种植密度、果园基础设施、种植规范密切相关。而传统果园郁闭现象严重，限制了果园机械化作业，增加了果园日常管理难度，不利于提高果品质量和果园效益。

2.3 对果园机械化发展的重视程度不够

改革开放以来，我国的科研经费投入逐年升高，农机装备领域也得了快速发展，取得了长足的进步，但是一直以来整个农机行业研发、生产和推广的重点都放在小麦、玉米、水稻等主要粮食作物上，对果园机械领域的关注和投入较少[8]，虽然近些年来果园生产机械化装备得到较高的重视，但在果园机械研发上的投入远不如稻麦等大宗粮食作物机械的科研投入。我国果园机械装备基础差，起步晚。与国外先进水平更是存在很大差距[9]。

2.4 现有果园作业机械质量不稳定，可靠性低，智能化程度低

随着农村劳动力严重老龄化，从事生产的果农接受新技术、新设备能力较差，而且有些果农对果园机械不注重维护和保养，导致很多机械因为维护保养不到位而不能正常使用。

山东省目前正在使用的果园机械中，除了灌溉环节的水肥一体化设备在一定程度上实现了智能化和自动化之外，其他环节诸如果园耕整地，除草，果园植保，施肥、疏花疏果，果实套袋，采摘，储运等环节设备的智能化装备大多还停留在实验和示范阶段。果园生产各环节机械化水平发展程度不一致。

2.5 果园经营规模小，果农购机意愿低

现阶段山东省传统果园多是以家庭式分散经营为主，种植规模小而分散，种植结构复杂，品种多。地块和种植模式限制了果园机械化作业的开展。家庭式分散经营的农户，对果园作业装备的负担能力不足。

3 发展对策及建议

3.1 加强果园基础设施建设和示范园建设，着力推广现代栽培模式

首先，按照果园机械化作业要求，对山区和半岛低缓丘陵地带果园种植区开展宜机化改造。加强果园道路、水利、电力设施等基础设施建设并形成有效的管护体系，为果园农机装备田间作业创造条件。按照机械化作业要求逐步对存量的郁闭型传统果园进行宜机化改造；其次，重点推广矮砧、宽行、密植、起垄覆盖、行间生草等适于机械化管理的现代集约栽培模式，发展整形修剪、肥水调控、花果管理等配套技术和设备。重点扶持果园基础设施建设和示范园建设[2]，整合资金和技术，建设一批优质高效、资源节约、生态环保、水电管网等配套齐全的高起点高标准示范园，配备果园耕翻、施肥、喷药、割草、果园水肥一体化设备等机械，通过项目引导和示范带动，逐步推广和实现果园管理机械化。

3.2 开展果园生产农机与农艺融合技术的研究、示范和推广

国内外的经验已证明，农机农艺的有效融合是实现果园生产机械化的内在要求也是必然选择[10]。只有实现果园生产农机农艺两者相互协调、彼此交叉、有机融合才能在真正意义上实现果园生产机械化。果园生产的农机农艺融合发展首先要从果园耕地的宜机化改造开始，要基于山东省现阶段果园生产现状同时借鉴国内外先进经验，从果园土地平整、品种选择、果树定植、田间管理、植保到果实采收、储运等一系列环节出发系统全面的开展研究并进行成果推广和示范。培育和筛选适合机械化生产需求的果树新品种和砧木，制定适合机械化生产的技术规范和标准，推广适用于机械化生产和管理的果园水肥控制新技术，鼓励推广水肥一体化设备，研制推广可实现开沟施肥、中耕除草、植保等不同作业功能的多功能果园作业平台，引进国外先进的水果收获机械。重视和加强典型示范引导作用，建立农机农艺相结合的试验示范基地，同时开展农机农艺融合技术培训。

3.3 加强果园机械人才队伍建设

我国农机行业长期将研发、生产和推广重点放在小麦、玉米、水稻等主要粮食作物上[11]，在果园机械领域的资金、技术等投入相对较少，是果园机械发展缓慢的重要因素。除此之外，从事果园机械相关研究的人才缺乏，山东省乃至全国设立果园机械化技术及相关装备研发相关专业的高等院校少之又少，果园机械基础研究薄弱、创新能力不足、关键核心技术匮乏、专业人才短缺，应高度重视并切实解决果园机械装备领域高水平创新人才培养问题。从果园机械装备产业发展层面来看，既缺乏农机装备研发创新人才，又缺乏装备制造技术骨干；特别是基层实用技能型人才短缺极为严重。健全果园机械人才培养体系；培养果园机械实用型人才是加快推进山东省果园生产机械化快速发展和转型升级的第一资源。

3.4 综合利用财政税收等手段鼓励和扶持果园机械发展壮大

加大对果园机械研发、成果转化、推广应用的支持力度。建议政府部门设立专项用于果园机械研发、试验、示范和推广等的科研项目或扶持资金，同时利用财税政策等手段鼓励和引导生产企业向果园机械方向转移，加大果园机械的购机补贴力度，扩大果园机械购机补贴范围，减轻果农购机负担，调动果农购买积极性[12]，同时对引进国外先进的果园农机具给与税收优惠。

3.5 提高果园机械自动化、智能化水平

受制于各地果园地形地貌、种植特点、种植规模和发展现状的影响，果园生产各环节机械化程度不一致，果园机械智能化程度也不一致，果园生产机械化总体程度不高。建议相关高校和科研院所在果园配套动力机械、土壤耕整、树体管理、病虫草害防治、果实采收运输等自动化、智能化程度低且发展缓慢的环节加大研发投入。在已实现控制、导航、通信等技术高效集成的无人机植保、水肥一体化系统等领域，形成自动化作业技术体系，实现无人机植保全过程智能作业模式和智能化管理，能够极大地节省劳动力，更好地保护农田生态环境。

充分发挥企业创新主体的作用，引导企业将科研和生产向智能化、自动化方向倾斜。鼓励有能力的企业和科研院所加大对国外相关设备的引进、消化、吸收。示范推广应用物联网技术，实现果园环境条件监测、病虫害预测预报以及生产过程实时监控和远程控制，促进果园管理的自动化、智能化[2]。

3.6 加强果园机械化技术的示范和推广

现阶段果园生产各环节机械发展水平不一致，应该以整体规划、循序渐进的方式对果园机械进行推广和示范。对于耕整地、果园施肥、灌溉、采收、运输等环节已经较成功的作业机具，应大力推广。对于市场需求迫切但是机具上不成熟的疏花疏果、果实套袋、摘袋等环节在加大科技攻关、引进吸收的同时，多进行试点试验。对于引进的国外新机具，在进行推广使用的同时也应加快国外新进技术的本地化生产和应用。

3.7 加强对果农培训

加大对果农的技术培训力度，加强对果园机械化生产优势的宣传，营造水果产业机械化发展的良好氛围。及时总结果园机械化发展中的成功经验，定期组织果农外出参观学习，让果农亲眼目睹果园机械化生产在降低劳动强度、省工省时、增产增收等方面的技术优势，提高果农对机械化生产的认知与认可度[13]。

3.8 培育和发展提供专业果园农机服务的市场主体

在果业发展较为集中的区域，当地政府可出台地方政策鼓励有能力的企业或者个人成立专门的果园机械服务机构，通过设立专门补贴等政策，鼓励提供专业果园农机服务的市场主体发展。培养懂技术、善经营、会管理的专业技术人员，为果农提供耕、种、管、收、运输等专业的农机服务。这样既解决了小规模生产经营者的购机负担，又对果园机械的推广普及起到了示范引领作用。

4 结语

水果产业是山东省重要的传统优势产业，竞争优势强，综合效益好[14]。相对小麦、玉米、花生等传统作物，水果产业特色更加突出，有更好的经济效益和更强的竞争优势。加大果园机械化研究生产和推广的力度，不断提高果园生产机械化、智能化水平，既是推动山东省果园生产转型升级的迫切需求，也是缓解当前果园生产过程中劳动力短缺的必要手段。更是增加果农收入、实现全面小康、助力乡村振兴的有效途径。