山東省果園機械化生產現狀及發展對策

江秋生，劉振，王鑫，韓克龍，薛梅

（250100 山東省 濟南市 山東省農業機械科學研究院）

0 引言

山東省位于中國東部沿海、黃河下游，屬暖溫帶季風氣候類型。降水集中，雨熱同期。中部山地突起，西南、西北低洼平坦，東部緩丘起伏，形成以山地丘陵為骨架、平原盆地交錯環列其間的地形大勢[1]。山東省是我國北方水果的主要產區之一，果品種植歷史悠久，果樹種植面積和果品產量居全國前列，尤其自改革開放以來，山東省果品產業發展迅猛，產業化水平也處在全國領先地位。涌現出煙臺蘋果、萊陽梨、肥城桃、沾化冬棗、煙臺大櫻桃等代表性的名優特產水果。山東省果業特色鮮明、優勢突出，區位優勢凸顯，發展態勢良好，產業化水平不斷提高，出口創匯能力增強，提高農民收入促進鄉村振興作用明顯。目前，果業已成為我省競爭優勢強、綜合效益好的高效特色產業，也是調整農業結構、發展農業農村經濟、增加農民收入的支柱產業[2]。

2019 年山東全省水果產量達到1 728.5 萬t，位居全國前列。2020 年，全省水果面積有望達到80萬hm2，產量2 000 萬t，干果面積66.67 萬hm2，產量350 萬t[2]。其中蘋果、梨、桃、葡萄、大櫻桃、大棗、山楂、藍莓、核桃、板栗等作物種植面積和產量都有顯著提高。全省果品優質果率達到85%以上，果品產值達到1 400 億元以上[2]。

果園機械化不僅是促進水果產業高質量快速發展的重要環節，也是實現農業全面機械化的重要組成部分。近年來，山東省果園機械化水平取得了長足進步和發展，但是果園生產機械化水平與主要糧食作物相比差距仍然很大。隨著城鎮化的發展，農村勞動力轉移加快，果園生產勞動力短缺，用工成本增加。發展果園機械裝備，促進果園生產機械化已經是迫在眉睫的問題。

1 山東省果園生產主要環節機械化現狀

1.1 果園專用動力機械

果園動力機械主要包括果園拖拉機和同作業機械配套的內燃機[3]、電動機以及果園運輸車、山地軌道運輸設備等。山東五征集團、山東時風集團等企業全新開發了專門適用于果園及小地塊作業的拖拉機（參見圖1、圖2）。這類機型軸距短、車身低矮、結構緊湊、操縱方便、等特點。

圖1 SF500 拖拉機Fig.1 SF500 tractor

圖2 NS704C 拖拉機Fig.2 NS704C tractor

近年來高密市益豐機械有限公司、洛陽市瑪斯特拖拉機有限責任公司等企業研發生產了專門針對果園作業的自走式多功能作業機具（參見圖3、圖4）。該類機具體積小、自重輕、操作靈活等特點。可通過更換作業機具實現開溝施肥自動回填、單獨開溝、單獨回填、碎草還田、除草作業等功能。

圖3 1GZL-130 型履帶自走式旋耕機Fig.3 1GZL-130 tracked self-propelled rotary cultivator

圖4 遙控履帶自走式旋耕機Fig.4 Remote-controlled crawler self-propelled rotary cultivator

1.2 土壤耕整機械

果園土壤耕整機械主要包括起壟、除草、培土、打穴、開溝施肥等環節的裝備。主要有牽引式、懸掛式、自走式等。圖5 所示為山東省農業機械科學研究院研制的果園開溝施肥機，圖6 為山東省農業機械科學研究院與企業聯合研制的自走式果園開溝施肥機。

圖5 果園開溝施肥機Fig.5 Orchard furrow fertilizer applicator

圖6 自走式果園開溝施肥機Fig.6 Self-propelled orchard ditching fertilizer applicator

1.3 果樹管理機械

果樹管理機械主要包括果樹的整形修剪、疏花疏果、果實套袋等生產環節使用的機械（參見圖7、圖8）。目前果園果樹管理整體機械化程度偏低，果園整形修剪主要有電動、氣動剪枝等方式；疏花疏果、套袋多以人工為主，目前有小型的機械可以輔助人工作業。

圖7 葡萄夏稍剪枝機Fig.7 Grape pruner

圖8 果實套袋機Fig.8 Fruit bagging machine

1.4 植保機械

當前，植保機械作業模式主要以人工操作方式為主或半機械方式進行，機械類型主要有微型背負式噴霧機、手提式噴霧機、汽油噴霧機及風力輸送噴霧機（牽引式）等（如圖9、圖10 所示），作業方式原始、落后，難以抵御大范圍、爆發性病蟲害[4]。

圖9 背負式動力噴霧機Fig.9 Knapsack power sprayer

圖10 風送式果林噴霧機Fig.10 Air-borne fruit-forest sprayer

1.5 灌溉機械

主要有農用水泵、節水灌溉設備和水肥一體化系統，如圖11 所示。山東省果園多分布在丘陵山區，多數果園仍采用漫灌的方式，灌溉周期長、用水量大、水分利用率低。近年來隨著標準化果園的興建，節水灌溉和水肥一體化系統也在逐步推廣。

1.6 收獲機械

果園收獲作業是整個果園生產過程中的重要環節，也是我省果園生產機械化的薄弱環節，現階段采收作業主要是依靠人工采摘或者借助采摘平臺的機械輔助采摘為主，如圖12、圖13 所示。氣吸式，搖振式、機械撞擊式采摘機械應用較少。基于機器視覺的果蔬收獲機器人的研究已經取得較大的進步，但因為機器識別率低、對果實損傷大、作業效率低、制造成本高等因素導致離實用化和商品化還有很長一段距離[5]。

圖12 自走式果園作業平臺Fig.12 Self-propelled orchard platform

圖13 多功能果園作業平臺Fig.13 Multi-function orchard operation platform

2 影響果園生產機械化發展的主要因素

2.1 自然條件和傳統種植模式制約了果園生產機械化的發展

山東省的果園主要分布在沂蒙山區、魯中山區和山東半島低緩丘陵地帶，不利于開展機械化作業。地理條件和種植模式千差萬別，現有的普通農機和少量果園機械難以適用于大多數的果園[6]。長期以來，山東果園生產主要以家庭式的分散經營為主，果園規模小、果樹種植密度大、行間郁蔽[7]，傳統的管理模式造成樹體高大、分叉矮，果園作業機具很難進入田間進行作業。果園道路等基礎設施落后，建園時沒有預留地頭，缺乏配套的機耕道，機械無法進地和轉彎。現階段這種家庭分散經營的果園約占全省果園80%以上[2]，主要依靠人工勞動，果農對果園管理一般還是采用以經驗管理為主的粗放式管理模式。果園生產機械化水平不高。果園抵御自然災害的能力不足，全省90%以上的果園缺少相關的防災減災設施[2]；對果園生產過程中開溝施肥、行間除草、整形剪枝、疏花疏果、高效植保等環節的新設備，新技術使用較少。

2.2 農機農藝融合水平低

目前我省大部分果園仍采用傳統栽培模式，栽培模式落后，低效果園比重較大。果園生產農機農藝融合不夠緊密。機械化生產涉及到的平整土地、果樹定植、開溝施肥、中耕除草、整形修剪、疏花疏果、田間植保、果實采摘等各個環節,與果園種植密度、果園基礎設施、種植規范密切相關。而傳統果園郁閉現象嚴重，限制了果園機械化作業，增加了果園日常管理難度，不利于提高果品質量和果園效益。

2.3 對果園機械化發展的重視程度不夠

改革開放以來，我國的科研經費投入逐年升高，農機裝備領域也得了快速發展，取得了長足的進步，但是一直以來整個農機行業研發、生產和推廣的重點都放在小麥、玉米、水稻等主要糧食作物上，對果園機械領域的關注和投入較少[8]，雖然近些年來果園生產機械化裝備得到較高的重視，但在果園機械研發上的投入遠不如稻麥等大宗糧食作物機械的科研投入。我國果園機械裝備基礎差，起步晚。與國外先進水平更是存在很大差距[9]。

2.4 現有果園作業機械質量不穩定，可靠性低，智能化程度低

隨著農村勞動力嚴重老齡化，從事生產的果農接受新技術、新設備能力較差，而且有些果農對果園機械不注重維護和保養，導致很多機械因為維護保養不到位而不能正常使用。

山東省目前正在使用的果園機械中，除了灌溉環節的水肥一體化設備在一定程度上實現了智能化和自動化之外，其他環節諸如果園耕整地，除草，果園植保，施肥、疏花疏果，果實套袋，采摘，儲運等環節設備的智能化裝備大多還停留在實驗和示范階段。果園生產各環節機械化水平發展程度不一致。

2.5 果園經營規模小，果農購機意愿低

現階段山東省傳統果園多是以家庭式分散經營為主，種植規模小而分散，種植結構復雜，品種多。地塊和種植模式限制了果園機械化作業的開展。家庭式分散經營的農戶，對果園作業裝備的負擔能力不足。

3 發展對策及建議

3.1 加強果園基礎設施建設和示范園建設，著力推廣現代栽培模式

首先，按照果園機械化作業要求，對山區和半島低緩丘陵地帶果園種植區開展宜機化改造。加強果園道路、水利、電力設施等基礎設施建設并形成有效的管護體系，為果園農機裝備田間作業創造條件。按照機械化作業要求逐步對存量的郁閉型傳統果園進行宜機化改造；其次，重點推廣矮砧、寬行、密植、起壟覆蓋、行間生草等適于機械化管理的現代集約栽培模式，發展整形修剪、肥水調控、花果管理等配套技術和設備。重點扶持果園基礎設施建設和示范園建設[2]，整合資金和技術，建設一批優質高效、資源節約、生態環保、水電管網等配套齊全的高起點高標準示范園，配備果園耕翻、施肥、噴藥、割草、果園水肥一體化設備等機械，通過項目引導和示范帶動，逐步推廣和實現果園管理機械化。

3.2 開展果園生產農機與農藝融合技術的研究、示范和推廣

國內外的經驗已證明，農機農藝的有效融合是實現果園生產機械化的內在要求也是必然選擇[10]。只有實現果園生產農機農藝兩者相互協調、彼此交叉、有機融合才能在真正意義上實現果園生產機械化。果園生產的農機農藝融合發展首先要從果園耕地的宜機化改造開始，要基于山東省現階段果園生產現狀同時借鑒國內外先進經驗，從果園土地平整、品種選擇、果樹定植、田間管理、植保到果實采收、儲運等一系列環節出發系統全面的開展研究并進行成果推廣和示范。培育和篩選適合機械化生產需求的果樹新品種和砧木，制定適合機械化生產的技術規范和標準，推廣適用于機械化生產和管理的果園水肥控制新技術，鼓勵推廣水肥一體化設備，研制推廣可實現開溝施肥、中耕除草、植保等不同作業功能的多功能果園作業平臺，引進國外先進的水果收獲機械。重視和加強典型示范引導作用，建立農機農藝相結合的試驗示范基地，同時開展農機農藝融合技術培訓。

3.3 加強果園機械人才隊伍建設

我國農機行業長期將研發、生產和推廣重點放在小麥、玉米、水稻等主要糧食作物上[11]，在果園機械領域的資金、技術等投入相對較少，是果園機械發展緩慢的重要因素。除此之外，從事果園機械相關研究的人才缺乏，山東省乃至全國設立果園機械化技術及相關裝備研發相關專業的高等院校少之又少，果園機械基礎研究薄弱、創新能力不足、關鍵核心技術匱乏、專業人才短缺，應高度重視并切實解決果園機械裝備領域高水平創新人才培養問題。從果園機械裝備產業發展層面來看，既缺乏農機裝備研發創新人才，又缺乏裝備制造技術骨干；特別是基層實用技能型人才短缺極為嚴重。健全果園機械人才培養體系；培養果園機械實用型人才是加快推進山東省果園生產機械化快速發展和轉型升級的第一資源。

3.4 綜合利用財政稅收等手段鼓勵和扶持果園機械發展壯大

加大對果園機械研發、成果轉化、推廣應用的支持力度。建議政府部門設立專項用于果園機械研發、試驗、示范和推廣等的科研項目或扶持資金，同時利用財稅政策等手段鼓勵和引導生產企業向果園機械方向轉移，加大果園機械的購機補貼力度，擴大果園機械購機補貼范圍，減輕果農購機負擔，調動果農購買積極性[12]，同時對引進國外先進的果園農機具給與稅收優惠。

3.5 提高果園機械自動化、智能化水平

受制于各地果園地形地貌、種植特點、種植規模和發展現狀的影響，果園生產各環節機械化程度不一致，果園機械智能化程度也不一致，果園生產機械化總體程度不高。建議相關高校和科研院所在果園配套動力機械、土壤耕整、樹體管理、病蟲草害防治、果實采收運輸等自動化、智能化程度低且發展緩慢的環節加大研發投入。在已實現控制、導航、通信等技術高效集成的無人機植保、水肥一體化系統等領域，形成自動化作業技術體系，實現無人機植保全過程智能作業模式和智能化管理，能夠極大地節省勞動力，更好地保護農田生態環境。

充分發揮企業創新主體的作用，引導企業將科研和生產向智能化、自動化方向傾斜。鼓勵有能力的企業和科研院所加大對國外相關設備的引進、消化、吸收。示范推廣應用物聯網技術，實現果園環境條件監測、病蟲害預測預報以及生產過程實時監控和遠程控制，促進果園管理的自動化、智能化[2]。

3.6 加強果園機械化技術的示范和推廣

現階段果園生產各環節機械發展水平不一致，應該以整體規劃、循序漸進的方式對果園機械進行推廣和示范。對于耕整地、果園施肥、灌溉、采收、運輸等環節已經較成功的作業機具，應大力推廣。對于市場需求迫切但是機具上不成熟的疏花疏果、果實套袋、摘袋等環節在加大科技攻關、引進吸收的同時，多進行試點試驗。對于引進的國外新機具，在進行推廣使用的同時也應加快國外新進技術的本地化生產和應用。

3.7 加強對果農培訓

加大對果農的技術培訓力度，加強對果園機械化生產優勢的宣傳，營造水果產業機械化發展的良好氛圍。及時總結果園機械化發展中的成功經驗，定期組織果農外出參觀學習，讓果農親眼目睹果園機械化生產在降低勞動強度、省工省時、增產增收等方面的技術優勢，提高果農對機械化生產的認知與認可度[13]。

3.8 培育和發展提供專業果園農機服務的市場主體

在果業發展較為集中的區域，當地政府可出臺地方政策鼓勵有能力的企業或者個人成立專門的果園機械服務機構，通過設立專門補貼等政策，鼓勵提供專業果園農機服務的市場主體發展。培養懂技術、善經營、會管理的專業技術人員，為果農提供耕、種、管、收、運輸等專業的農機服務。這樣既解決了小規模生產經營者的購機負擔，又對果園機械的推廣普及起到了示范引領作用。

4 結語

水果產業是山東省重要的傳統優勢產業，競爭優勢強，綜合效益好[14]。相對小麥、玉米、花生等傳統作物，水果產業特色更加突出，有更好的經濟效益和更強的競爭優勢。加大果園機械化研究生產和推廣的力度，不斷提高果園生產機械化、智能化水平，既是推動山東省果園生產轉型升級的迫切需求，也是緩解當前果園生產過程中勞動力短缺的必要手段。更是增加果農收入、實現全面小康、助力鄉村振興的有效途徑。