果園農藝現狀及果園機械發展思路

楊偉博 ，趙 旭 ，楊文娟

（第一拖拉機股份有限公司大拖公司，河南 洛陽 471004）

0 引言

2022 年，我國農作物耕種收綜合機械化率已超過72%。然而，果園類的相關機械產品受其特殊環境的影響發展較為緩慢，機械化程度不高，大量果農勞動強度大[1-2]。

我國林果種植面積大，2019 年種植總面積約為1.67 億畝[3]。同時，林果也面臨著比糧食作物更為復雜的種植環境，在平原、坡地、丘陵、山地均有分布。

目前，平原地區果園種植所用的動力機械以大棚型或窄輪距輪式拖拉機為主，作業內容多為除草、噴藥、輔助運輸等[4-6]。西南等區域的林果種植多樣且多在丘陵、坡地、山區，地方政府對林果業發展的預期及支持力度較大。例如，四川省明確提出2022 年川果的綜合產值要達到1 000 億元，并且對宜機化改造相關的田間道路、田塊的長度寬度及平整度提出了要求。為了滿足果園機械的需求，各大生產企業和研究院所均對此進行了相關生產和研究[7-10]。

因丘陵、坡地、山區的地形或地貌限制，對大棚型或窄輪距輪式拖拉機在當地的適應性和符合需求的果園機械進行農藝研究，對于果園機械的系列開發具有重要意義。

1 幾種典型的果園農藝

1.1 柑橘農藝

對四川西充縣天馬農業示范園區進行考察，該種植園面積共1 000 余畝，屬于當地較為規范的種植基地，實行矮化柑橘種植的典型模式。園區地形環境以坡地為主，大片平地塊較少。

該園主要種植作業為施肥、噴藥、割草、套袋、采摘。矮化柑橘成長期為3~5 年，壽命長達七八十年。種植密度為行距3 m，株距2 m，植株高度在1.2 m以上；該農業示范園區以外的有些區域為行距5 m，株距3 m。由于當地雨量豐沛，需在地塊周邊留出排水溝，同時每兩行植株需開溝排水，地面種草或鋪設地膜，用于土壤保濕，柑橘種植園如圖1 所示。

圖1 柑橘種植園

園區設有泵房，在地頭預埋管路用于輸送藥液，工作人員可帶著噴管小車連接預設管路后進入園地進行噴藥作業。該園區種植模式未在地塊周圍留出機耕道或調頭空間，僅在道路與地塊間的排水溝上局部搭建水泥板，以便工作人員及機具進入，柑橘種植園具體場景如圖2 所示。目前，柑橘種植機械化率較低，園區方曾在歐洲尋找用于該農藝的機械，但未找到合適產品。

1.2 檸檬農藝

重慶潼南地區具有檸檬種植模式的代表性，當地地形較為平整，目前作業主要是人工噴除草劑、農藥及剪枝作業。種植行距3 m，株距4 m，植株高度可達2 m。地面覆膜，地塊四周及每兩行設置有排水溝，地塊與道路間設置單塊水泥板供人員進出，檸檬種植園如圖3所示。

圖3 檸檬種植園

檸檬樹3 年長成開始結果，掛果后部分樹枝垂地，但園地空間狹窄，園內蚊蟲較多，部分區域枝葉繁茂，人員進出存在較大障礙；除草劑使用時間長了會造成土地板結，且容易造成檸檬果樹壽命縮短，需要機械割草以提升果樹壽命。

1.3 葡萄農藝

西昌涼山州的葡萄種植為大棚模式，由于地處大涼山區，耕地資源稀缺，糧食作物種植收益低，因此當地以種植高收益的經濟作物為主，其中葡萄種植較為普遍，主要種植品種有克倫生、陽光玫瑰、藍寶石。

當地葡萄種植面積共計14 萬畝，其中10 萬畝為散戶種植，種植模式相對固定，均為大棚種植，主要種植步驟為開溝、起壟、培土、施肥、噴藥作業。葡萄種植3年掛果，行距1.8 m，株距1 m，下部0.7 m內枝葉修剪干凈，植株下部有滴灌用管路，葡萄植株下部空間如圖4 所示，果園設置有蓄水池，可用于施肥澆水。大棚架子高度為2 m（老式1.8 m），采用金屬管框架，頂部采用塑料覆膜，四周有金屬網及尼龍網，大棚使用壽命可達5 年。由于土地租金高，種植密度相對較大，個體種植戶噴藥作業主要依靠人工完成。

圖4 葡萄植株下部空間

當地有頂呱呱1GZL-107 履帶管理機，如圖5 所示。該機型采用25 馬力單缸柴油機、平履帶底盤，可遙控操作實現原地轉向，整機帶機具后長度3 m，寬度1.1 m，高度0.7 m，部分規模化經營的果園行距達到2 m，可以進行作業。

圖5 頂呱呱1GZL-107履帶管理機

1.4 蘋果農藝

研究小組考察了位于洛寧上戈鎮的洛寧超越農業有限公司種植基地，該基地種植了面積達10 000畝的矮化蘋果，如圖6 所示，果園機械主要從事的作業內容有除草、噴藥及平臺牽引等。

圖6 洛寧超越農業有限公司種植園

該公司矮化蘋果種植技術從歐美等國家引進，且矮化砧木已實現國產化，該種植技術要求果樹行距為3.5 m，植株間距為1 m，為保證通風，每行總長度不宜超過200 m，每行果樹每隔9 m 設置有水泥柱或金屬管，拉上鋼絲用于固定果樹，兩頭拉有地錨固定立柱。果園上方覆蓋防護網，網高3.7 m，主要用于防止冰雹及鳥類損壞蘋果，矮化蘋果種植模式如圖7 所示。同時，園區設置有泵房，可采用滴灌技術對果樹進行灌溉，肥料使用效率是傳統種植技術的3 倍，在地頭留有6 m機耕道可供果園機械調頭。

圖7 矮化蘋果種植模式

目前，該基地使用的主要機型為紐荷蘭T4.85F果園型拖拉機，如圖8 所示，同時采購了中國一拖生產的東方紅LX804F、MF904 等機型。主要作業為噴藥和除草，該基地噴藥作業采用牽引式2 000 L彌霧機，一次可完成兩行噴藥作業，病蟲害防治、落花、疏果等作業均可通過噴藥作業進行；另需要配套割草機，為保水保肥，兩行果樹中間種植有草坪，需定期對草坪進行修整，修剪后草坪高度留有10 cm。由于果園基地有較多山地、坡地，目前果園拖拉機可基本滿足機械化作業要求，但由于山地地形復雜，對駕駛員招聘有難度，因而當地對無人駕駛產品有較強的需求。

圖8 紐荷蘭T4.85F果園型拖拉機

2 林果類機械的農藝適應性

果園種植模式在機械化普及方面的需求以施肥、打藥、割草、輔助采摘等作業為主，因此果園機械的引入應以上述作業需求為主。可以適應果園作業的機械主要分為林下機械和果園拖拉機兩種類型。

2.1 林下機械

林下機械主要可應用于種植密度大、山地地形復雜的果園場景，目前常見的林下機械有微耕機、遙控履帶作業機等，其產品特點以小型化、便攜化為主。微耕機可滿足上述典型種植的除草、開溝等作業，但勞動強度大，安全防護裝置差。遙控履帶拖拉機可以滿足上述種植的旋耕、開溝等作業，在產品可靠性提升后可進行推廣。

噴施除草劑及林下的葉面噴藥作業以人工噴藥設備為主，如圖9 所示，但該設備勞動強度大、工作環境危害性大，作業效率仍然較低；柑橘、檸檬、蘋果可以使用小型履帶拖拉機噴藥，如圖10 所示，由于該機械需要人工近距離操作，同樣存在工作環境危害性大的問題。近年來，無人機噴藥作業開始興起，但由于無人機只能在植株上部進行噴藥作業，不能實現噴施除草劑及對林下的葉面噴藥，作業效果不能滿足種植需要。

圖9 人工噴藥設備

圖10 履帶噴藥機

林果采摘及運輸作業以人工為主，可采用輔助設備，目前市場上銷售的機械有小型履帶拖拉機配套采摘平臺及軌道運輸車，如圖11 所示，可降低采摘及轉運的工作強度，但小型履帶拖拉機配套采摘平臺因川渝地區林果種植區域的宜機化改造滯后目前尚處于推廣階段。

圖11 采摘平臺及軌道運輸車

2.2 果園拖拉機

拖拉機是果園中的重要機械，大量作業機具仍然需要拖拉機作為動力源來進行工作。在通用型輪式拖拉機基礎上開發的大棚型或窄輪距型拖拉機，可以滿足平原、丘陵地區一般果園的除草、開溝、噴施除草劑及林下的葉面噴藥作業，該類型作業對拖拉機最基礎的要求為：駕駛室密封性要好，拖拉機的外廓尺寸（長度、寬度、高度）和轉彎半徑小。

利用果園拖拉機配套相應的除草、噴藥機械進行作業，可使作業效率大大提升；同時，除草效果穩定、噴藥霧化效果好，對作業人員工作環境也有較大改善，是未來林果種植機械化的發展方向。但基于國內果園農藝的現實，同時還需對果苗、砧木進行優化，對種植模式進行宜機化改造，綜合提升種植水平。

3 果園拖拉機的開發

3.1 政策導向

目前，國家對于林果類經濟作物的支持力度不斷加大，林果類機械在未來會成為農機行業新的增長點。丘陵山地的林果種植品種多、種植農藝各異，很難統一，宜機化程度很低，機械化作業率也低。果園機械推進土地宜機化改造是前提，應同時充分發揮國家支持龍頭企業的示范作用，讓龍頭企業按照作物門類配套適應農機具，實現機械化作業，以龍頭企業示范推廣作用為契機，對拖拉機產品進行推廣。

3.2 發展方向

3.2.1 果園拖拉機的結構特點

在果園機具的研發方面，應該結合農藝特點，拖拉機本身結構應具有以下幾個方面的特征：

1）根據果園種植行距，果園機械的設計需要結構緊湊、外形小巧，消聲器、空濾等部件多采用仿形設計，避免對植株造成傷害。

2）采用超級轉向前橋技術，轉向半徑小、機動性能好。

3）整機人機工程及操控系統布置合理，采用結構緊湊的封閉駕駛室，密封性好，可以防止藥霧對駕駛員的傷害。

4）具有前PTO、前懸掛裝置，可以在前部帶除草機，后部帶噴藥機，一次性完成作業。

5）由于山區維修條件限制，應選擇成熟、可靠性高的傳動系進行配套，同時應保證易于維修。

6）山地、丘陵地區爬坡角度最高可達35°，全履帶或前輪后履車型具有優勢，可同步進行底盤或履帶總成的配套。

3.2.2 系列化開發

在果園拖拉機結構滿足以上幾點以外，應當綜合考慮實際需要，對果園拖拉機進行系列開發，以滿足不同地貌對拖拉機的需求。

1）對照國際標準，通過轉化等手段建立并完善果園型拖拉機產品設計指導標準和驗收技術條件，建立行業入門門檻規則，減少無序競爭導致的產品品質低劣和公共資源浪費的情況。

2）在國內農機龍頭企業產品現有的成熟系列平臺的基礎上，依靠自身研發能力，結合農藝需求趨勢分析，進行整機結構重組和優化，借助原始產品本身具備的功能優勢（如系列化、整機配置、擋位分布、功率強度儲備等），采取“短、平、快”的方式實現對現有產品格局的沖擊，打破行業技術停滯不前的局面，帶動其向前發展，對于企業也可以實現新產品收益的快速增效。

3）對于專業型平臺，在相關研發經驗積累的基礎上，借鑒國外同類產品的先進設計理念，以功率段確立縱向發展思路，以功能細分確立橫向發展思路。在22 kW~88 kW（30~120馬力）區間內合理劃分產品各區段，實現功率段的系列化覆蓋。同時，針對其中每個產品平臺，結合國內成熟果園農藝或區域性、個性果園產品需求，通過產品結構的局部模塊化匹配調整，實現包括普通農業型產品在內的由結構功能區分的系列化產品開發。

4）針對國內不同區域和不同果園類型，結合其地質地形條件、種植模式、園藝要求、工況條件等不同需求，依據產品用途進行整機結構細分，在保證整體結構通用性的前提下，通過模塊化的選裝或調整，實現細分區域市場所需求的產品開發。

5）鼓勵并合理引導下游產業的產品同步分化，逐步形成與果園拖拉機整機相匹配的專用型發動機、傳動系、液壓零部件、覆蓋件、駕駛室、輪胎輪輞產品，形成農機領域新的系列化產業鏈條和經濟增長點。

6）進入該領域的相關農機企業和下游產業在進行自主產品平臺搭建的同時，應同步進行自身知識產權保護屏障的搭建。

4 小結

綜上所述，本文通過對林果類經濟作物的農藝情況進行調研，討論了不同經濟作物的農藝特點。同時，結合不同的農藝特點，指出了目前果園拖拉機存在的問題，給出了果園拖拉機未來的發展方向，為果園機械的后續開發提供了一些理論支撐。