丘陵山區柑橘全程機械化關鍵技術研究

湛小梅 曹中華 李亞麗 馮 偉 崔晉波

（重慶市農業科學院，重慶 401329）

1 研究意義

柑橘是世界第一大水果，全球有138個國家/地區種植柑橘，生產形勢總體向好。據FAO最新統計數據，2018年全球柑橘總產量14 659.9噸，同年我國的柑橘產量3 931.5萬噸，占比超1/4，而且近年發展迅速，產能還在擴大。重慶是全國柑橘的主產區和優產區，柑橘產業位居重慶七大特色產業之首，種植面積超過350萬畝，產量超過330萬噸，種植業產值近200億元，幫助農民脫貧致富效果顯著。重慶市柑橘產業“十三五”發展規劃提出，“把重慶柑橘打造成中國柑橘第一品牌和全市第一優勢特色產業，形成‘五個最大、一個第一’格局，即最大的晚熟柑橘基地、全國最大的橙汁加工基地、最大的柑橘科技創新高地、最大的種苗生產集散基地、最大的柑橘休閑旅游基地和全國第一個柑橘非疫區”。重慶市第四屆人大五次會議關于支持創建“重慶柑橘交易中心”促進我市柑橘產業可持續健康發展的建議提出，“實施‘柑橘＋互聯網、現代服務業+市場’一二三產融合新模式，推動中國柑橘產業整合創新、提質增效和培育核心競爭力”。可見，柑橘產業發展前景廣闊、政策優越。

實踐證明，機械化生產可以大幅降低柑橘種植成本，提高作業效率，且對柑橘的單產和品質無明顯影響，采用機械化種植有利于提高柑橘生產凈收益，從而提高果農種植柑橘的積極性。然而，受丘陵山區地塊小、坡度大、土壤粘重、種植模式多樣和人工成本逐年提高等因素的制約，現有果園生產機械很難在丘陵山區柑橘生產過程中配套使用，導致了我市柑橘產業快速發展的同時，柑橘生產機械化卻令人堪憂[1-4]。

因此，本文立足丘陵山區地塊小、坡度大、分布零散、土壤多重性的耕地條件，圍繞高產高效、因地制宜、智能輕簡、品質提升的農機農藝結合機械化薄弱環節技術需求，著重從基礎應用技術研究、薄弱環節關鍵技術與裝備提升和開發、技術集成與全程機械化示范等方面開展研究，為丘陵山區柑橘全程機械化發展提供理論依據和技術指導，加速推動丘陵山區柑橘產業的規?；?、集約化、綠色化發展。

2 丘陵山區柑橘機械化生產關鍵技術研究

西南地區柑橘園主要分布在丘陵山地上，實現機械化難度較大，然而柑橘生產是勞動密集型產業，隨著農村城鎮化的進程，迫切的需要解決柑橘機械化生產薄弱環節的關鍵技術，并進行一些裝備的開發。重點突破采摘和運輸兩個關鍵環節機械化，全力發展果園管理機械化，著力發展倉儲和產地商品化處理與產業信息化應用技術[5-7]。

（1）機械化生產的柑橘特性研究

研究土壤耕作模式、耕層結構，明確柑橘生長適宜的土壤條件；研究種植密度、栽培方式、地形、氣候，明確其對產量、品質、性狀的影響，構建不同區域機械化主栽種植模式；研究高標準建園模式，因地制宜、宜機化改造、水利設施配套，實現柑橘的機械化生產；研究植株形態、病理指征、土壤病害，以及水肥藥施用時機、數量、頻次、配比、分布，結合環境氣候的變化預警，揭示柑橘全生命周期水肥需求規律，提出病蟲草害防控策略；研究柑橘植株力學特性、腐熟機理，制定機械化碎枝標準規范；研究柑橘腐爛與病變機理、呼吸強度，以及環境參數、庫容量、儲存方式、儲藏過程的品質變化，為柑橘商品化儲運提供基礎。

（2）耕層深翻、深松、深施肥、除草等聯合作業裝備技術研究

基于柑橘根系生長的土壤耕層與團粒結構適宜條件，重點破解耕作部件仿生減阻與耐磨延壽材料、部件作業曲面構型與優化等制約瓶頸，進行虛擬仿真研究以縮短開發周期，開發深翻、深松、深施肥、土壤消毒機具及聯合作業機具等。

（3）智能、輕簡、高效機械化采摘技術研究

面向丘陵山區柑橘機械化采摘的需求，突破山地地形差異的制約，研究柑橘采摘無人駕駛操控系統、末端執行器等關鍵技術，突破基于機器視覺的柑橘果實識別、定位，底盤路徑規劃、智能避障等技術瓶頸；研制全自由度柑橘采摘機械臂，建立無人駕駛操控平臺，開發基于機器視覺的柑橘采摘機器人，具有無人駕駛操控方式，實現柑橘自動識別、定位和采摘，在丘陵山地標準化柑橘園開展應用。

（4）柑橘田間管理關鍵技術研究

結合丘陵山地種植農藝，研究水肥一體化灌溉技術與設施，精確施藥技術，樹冠仿形技術，研究GPS、GIS、RS、視覺導航、光譜分析和圖像處理等新技術。開發實施變量施藥的機械技術與裝備，實現在對柑橘樹病蟲害定位、數據采集及處理的基礎上，控制施藥機械的噴量、速度及位置，達到對柑橘樹進行變量噴霧的目的。

（5）果園多功能作業平臺關鍵技術研究

基于履帶式動力平臺，綜合運用傳感技術、信息技術、計算機技術等現代化控制技術，根據田園管理作業要求，系統集成耕整、噴霧、修剪、除草、碎枝、轉運等作業部件，通過三點懸掛快速組裝，形成丘陵山區果園管理作業系平臺，解決現有園作業平臺功能單一、勞動強度大、作業效率低、坡度穩定性適應差等問題。

（6）柑橘倉貯技術和設施關鍵技術研究

開發貯藏環境精確監控技術和系統、規?；A藏機械化設備和節能設施、商品化內外部品質分級和潔凈包裝保鮮技術設備。

3 柑橘全程機械化技術集成與區域示范優化

基于西南丘陵地區柑橘種植農藝要求，耕地宜機化改造技術規范，選擇柑橘種植的典型示范區和示范縣，通過薄弱環節機械化關鍵技術研究與裝備開發，建立高產高效機械化作業示范基地，以智能化、信息化應用技術為引領，優化高產高效優質節能機械化生產模式與不同規模的機械化作業配套技術、作業規范，改進和優化基于模式的機械化設備，實驗驗證和優化不同模式和規模的全程機械化技術集成性、設備配套性、管理規范性、運行經濟性，建立柑橘產地商品化處理與貯藏的產業大數據系統并與物流接軌示范應用。

4 政策建議

丘陵山區是黨的十九大提出的鄉村振興戰略主戰場，柑橘產業對推動丘陵山區鄉村振興有很強的社會公益性。然而，隨著柑橘產業的發展，柑橘生產機械化程度勢必會影響果農的經濟效益，產業結構調整造成大批勞動力轉移，傳統人工作業方式已滿足不了柑橘產業經濟發展的需要。在現有的果園裝備與機械化生產基礎上，提出階段性發展建議:

一是針對目前丘陵山區柑橘生產專用裝備缺失，通用裝備適應性差問題，開展作業測評、組合選型和適用性改造等工作，解決部分環節生產機械爬坡越障能力、人機作業安全、環境適用性及性價比不能滿足經濟性要求的問題，打破丘陵山區梯田式與原生態柑橘園“無機可用”的局面[8]。

二是為促進丘陵山區柑橘生產機械化發展，全面加強丘陵山區柑橘生產機械化薄弱環節關鍵技術研究，建立基于宜機化整治的適度規模柑橘生產全程機械化模式，制定柑橘全程機械化作業機械配套技術規范等相關政策建議，以期加快丘陵山區柑橘全程機械化進程，助力丘陵山區鄉村振興。

三是結合新技術提升裝備的智能化水平，形成能夠適應地塊大坡度、高頻次轉場的自走式智能調平高位多功能作業平臺，具有坡地靶標識別定位與噴霧角度實時調節的地面精準仿樹形無人對靶施藥裝備，可適用不同樹形修剪要求的多段可變幅自動化修剪裝備，構建橘園生產大數據服務平臺、精確管理智能決策系統，研發智能控制農機裝備，形成全產業鏈智慧農業“三位一體”的關鍵技術和裝備體系，為慧橘園建設和精準生產管理提供實用化平臺。實現全環節機械化生產，并在部分環節實現自動化、智能化作業，推進丘陵山區柑橘生產向現代高效模式轉化的進程[9]。