蘋果種植宜機化建園與全程機械化配套關鍵技術

摘 要：中國蘋果產業布局正在優化調整，新老種植主體逐漸更替，然而蘋果全程機械化水平發展緩慢。通過分析蘋果全程機械化發展的制約因素，提出了基于灘涂、丘陵和山地等不同立地條件的蘋果種植宜機化建園和全程機械化配套技術要點，并在全國蘋果主產區建立了12處機械化示范園，機械應用率超過85%。其中，陜西千陽、山東榮成、河北阜平、河北順平4個示范縣均已入選農業農村部“特色經濟作物適宜品種全程機械化生產模式與典型案例”。該技術的實施減少了果園用工，減輕了勞動強度，提高了蘋果生產效率、品質和效益，同時有利于改善果園生態和保護環境，促進了中國蘋果產業綠色高效高質量發展。

關鍵詞：蘋果產業；果園機械；宜機化；機械化

中圖分類號： S661.1" 文獻標識碼： A

文章編號： 1002-2910（2024）02-0001-05

收稿日期：2024-01-28

基金項目：國家現代農業產業技術體系建設專項（CARS-27）；河北省現代農業產業技術體系建設專項（HBCT2024150202）。

作者簡介：楊欣（1974-），男，河北定州人，教授，從事果園機械化技術裝備研究工作。E-mail： yangxin@hebau.edu.cn

The key technology of mechanized orchards establishment and full mechanization configuration for apple planting

YANG Xin

（College of Mechanical and Electrical Engineering， Hebei Agricultural University， Baoding， Hebei 071000， China）

Abstract：The distribution of China’s apple industry is being optimized and adjusted， the new and old planting subjects are gradually replacing， but the development of the mechanization level of apple is progressing slowly. Based on the analysis of the constraints on the development of apple mechanization， the paper put forward the key points of mechanized apple planting based on different site conditions such as mudflats， hills and mountains， and the supporting technology of mechanized apple planting， and 12 mechanized demonstration orchards have been established in the major apple producing areas of our country， with the mechanical application rate of more than 85%. Among them， the four demonstration counties of Qianyang in Shaanxi， Rongcheng in Shandong， Fuping and Shunping in Hebei have been selected as “Full mechanized production mode and typical cases of suitable varieties of characteristic cash crops” by the Ministry of Agriculture and Rural Affairs. The implementation of this technology reduces the orchard labor， reduces the labor intensity， improves the efficiency， quality and efficiency of apple production， and is conducive to improve the orchard ecology and protect the environment， and promotes the green， efficient and high-quality development of China’s apple industry.

Key words：apple industry; orchard machinery; mechanized orchards construction; mechanization

發展蘋果種植業是中國蘋果產區實現鄉村振興的有效途徑，習近平總書記在陜北考察時指出“大力發展蘋果種植業可謂天時地利人和，這是最好的、最合適的產業，大有前途”。隨著國家對耕地保護政策的收緊，蘋果種植“上山下灘”趨勢不可逆轉，環渤海灣、黃土高原和黃河故道產區布局進一步優化，老齡低效果園砍樹挖園進度加速，新疆、西南冷涼高地等特色產區蘋果種植面積逐年增加。

目前，中國農村勞動力短缺問題日益嚴重，許多果園到農忙季節園工緊缺。勞動力短缺和生產管理成本上升越來越制約蘋果產業的可持續發展。中國各產區果園機械配套應用很不均衡，果園生產管理全程機械化水平偏低。研究推廣蘋果種植宜機化建園和全程機械化配套管理關鍵技術，對推動中國蘋果產業種苗繁育和栽培制度變革，促進蘋果產業綠色高效高質量發展具有重要意義。

1 制約蘋果全程機械化發展的因素

1.1 蘋果種植標準化程度低

隨著勞動力成本的上漲和經營方式的變革，中國蘋果產業發展進入了轉型升級新階段。近十年蘋果矮砧密植栽培模式發展迅速，國內自育矮化品種得到大力推廣，全國各產區均有分布。但中國蘋果種植面積基數大，現有蘋果產區樹齡超過20年的老果園仍占50%以上。蘋果種植小農戶有598.06萬戶，占各類蘋果生產主體的97%，果園實行分戶管理，種植規模普遍偏小，全國蘋果矮砧果園面積仍未超過20%。現有蘋果種植仍以喬化為主，行間郁閉難以發揮機械效用，果園生產管理仍以人工勞作為主。現代矮砧密植果園疏花疏果、割草、采收、枝條粉碎等環節費時耗力，缺乏統一標準和規范，需要大量人工作業。

1.2 機械作業條件受限

中國丘陵山區蘋果園占比為60.6%，田塊細碎分散，地面高度差大，道路崎嶇難行；部分已建果園未能達到宜機化要求，缺少機械掉頭通道，設施架材、灌溉管道等妨礙機械通行，導致很多現有機械進園難、作業難，果園生產“有機難用”，不同產區全程機械化配套很不均衡，不同生產環節機械應用程度差異很大。

以平原為主的環渤海灣和黃河故道產區機械使用面積將近50萬hm2（750萬畝），機械化率62.72%；黃土高原蘋果優勢產區地勢起伏較大，果樹種植相對分散，機械使用面積約20萬hm2（300萬畝），機械化率26.88%；新疆特色產區新發展的矮砧密植蘋果園基本配備中大型動力機械和成套果園裝備；西南冷涼特色產區因果園地處高原山坡地帶，機械配備尚不齊全。全國果園綜合機械化率不足30%。

1.3 機具產品質量差，欠保養

近年來，由于中國國際農機展、農機地頭展和推廣田間日等活動頻繁推廣，果園機械專業廠家由2010年不足30家增加到2023年的近200家，其中山東、河北、江蘇3省機械廠家超過60%，機械種類日益齊全。

但市場上果園機械產品質量參差不齊，很多機型難以滿足蘋果生產實際需要。且由于機械廠家缺乏售后服務人員，導致機械維修和調試困難，在一定程度上阻礙了蘋果產業機械化的推廣進程。另外，果農獲取技術的主要途徑為銷售商的培訓，農業推廣部門、蘋果專業合作社或社會化服務組織學習多集中在優勢產區，缺乏有計劃成系統的培訓體系，果農一般只能進行簡單的機械操作，接受過農機維修培訓的機手比例不足50%。

2 蘋果宜機化建園

蘋果建園問題主要涉及丘陵坡地、山地梯田等立地條件。平原灘涂產區則主要面臨老齡低效果園更新換代。無論老園更新，還是新園創建，都要便于全程機械化作業。

2.1 平原灘涂宜機化建園

平原灘涂區域受生產力制約因素較少，重點開展老齡低效果園更新和地塊合理連片規劃。通過園區道路設計使各種植區聯通。主路一般在果園中間部位，也可設計在園區周邊。有南北向和東西向主路和支路，主路寬4～6 m，支路寬3～5 m，支路與主路垂直。地頭預留4～6 m機組轉彎調頭，地頭道路與果園田間地表應平整。果園劃分為若干小區，小區面積以1.3 hm2（20畝）左右為宜，小區長寬比為1.5∶1或2∶1。小區之間用道路間隔，道路中間設置有果品轉運會車區。根據地塊規劃合理布局灌排溝渠，不能影響機械通行。

選擇適宜的蘋果品種和栽植密度，采用矮化蘋果苗木，栽植株行距1～1.5 m×3.5～4 m。同一品種采用統一密度，平作不鋪設地布；若起壟栽培，沿樹行壟寬1.4～1.8 m，壟高10～30 cm，壟面呈中間略高、兩側略低的拱形，壟上鋪設地布，壟間預留1.8～2 m機械作業通道。水肥主管道埋入地下40 cm，灌水器（噴頭、滴頭）架設在樹干距地面50 cm左右處，或放在樹行兩側地布下，避免機械作業觸碰。地頭支撐立柱配有地錨拉線或內斜撐桿，不能影響機械轉彎。

2.2 丘陵坡地宜機化建園

淺山丘陵地區一般地形復雜，道路不便，梯田多、地塊小，不適宜大型機械的應用。為做到適度規模經營，以農業機械能進入地塊作業為目標，對15°以下具備耕作條件的淺山丘陵，包括已有原始梯田，通過開挖回填、削凸填溝、消除死角等綜合整治，實施“梯改坡”宜機化連片改造。將種植面深度30 cm內的礫石、碎石等進行撿拾后轉運就近填埋，田間道路最大坡度應≤15°，地頭道路坡度應≤10°，預留機具轉彎空間6～8 m。為實現坡地雨季排澇，根據地塊坡向合理布局排水溝，排澇水位以低于田面0.2～0.3 m為宜。較大地塊區按南北成行規劃定植小區，使主路、支路、作業路兩旁留出足夠的機械化作業空間。采用矮化砧木蘋果苗木，果樹栽植密度、水肥管道和灌水器布置、地頭立柱固定等參照平地果園。

2.3 山地梯田宜機化建園

山地宜機化改造首選適宜機械進入的地塊，對坡面≤25°的未利用土地進行開發整理。對坡度在10°～25°的陡坡，分段沿等高線修建階梯式梯田，單條梯田面寬度≥6 m、最小面積≥666.7 m2；對于坡度≤10°的緩坡，實施小并大、短并長等綜合整治，對于尖角、月牙彎、凸崗、淺溝等異形地塊，進行開挖回填、削凸填溝、截彎取直，延長機械作業行長度至≥50 m，減少折彎頻次。將梯田種植面土層深度30 cm內的礫石、碎石等撿拾轉運就近填埋，埋置深度≥100 cm，果樹種植行深翻活土層80 cm。修建山地道路最大坡度≤15°，硬化道路貫穿園區，主路寬度3～3.5 m，間隔200 m左右設置會車區。地頭道路坡度≤10°，并預留機械轉彎空間6～8 m。修建排水溝、蓄水池等，配套水肥一體化節水灌溉系統，水利設施和灌溉系統等，布置規劃應充分考慮機械通行。采用矮化蘋果苗木，參照平地果園栽植密度，最窄梯田面至少種植2行，若單行種植需保證靠近梯坡側有≥2 m機械作業通道。

3 蘋果生產管理全程機械化配套裝備與技術

3.1 蘋果生產管理機械裝備

蘋果生產管理產前、產中和產后全程機械裝備類型如圖1所示，按功用分為動力機械、耕整地機械、苗圃機械、建園機械、土壤管理機械、樹體管理機械、植保機械、灌溉設備、避災設備、采后處理設備等，其中耕整地機械、苗圃機械、土壤管理機械、樹體管理機械和植保機械為作業機械，作業機械有自走式、遙控式、無人式（智能導航）等機型。苗木移栽、疏花、果樹切根、避障割草等環節所需機具均已研發補齊短板（圖2）。灌溉施肥、采后處理、避災設備等均已實現國產化。

3.2 全程機械化的配置

為充分發揮機械作業效率，推薦果園面積規劃至少3.3 hm2（50畝），面積在3.3～6.7 hm2（50～100畝）為小型果園；面積在6.7～33.3 hm2（100～500畝）為中小型果園；面積在33.3～66.7 hm2（500～1 000畝）為中型果園；面積在66.7～333.3 hm2（1 000～5 000畝）為大型果園；面積超過333.3 hm2（5 000畝）為超大型果園。

根據果園總面積和機械作業效率確定機械配置數量，確保整個園區耕整、割草、施肥、植保等在2 d內完成1次作業循環為基本原則。按果園面積配置作業機械，面積為3.3～6.7 hm2（50～100畝）的小型果園可配置1套機械；面積為6.7～33.3 hm2（100～500畝）的中小型果園可配置1～3套機械；面積超過33.3 hm2（500畝）以上的中大型果園，可按每13.3 hm2（200畝）配置1套機械計算，整個園區可配置多套作業機械。對于面積低于3.3 hm2（50畝）的個體農戶果園，配齊全套機械成本偏高，宜采用農機租賃等社會化服務模式。

平原、坡地、梯田果園均可優先采用“動力機械+作業機械”模式進行機械選型配置。山地梯田可選擇中小型自走式、遙控式機型，如乘坐式和遙控式割草機、自走式噴霧機、植保無人機等，根據山地特征還可以配置專用山地軌道運輸系統。平原灘涂、坡地等基礎條件較好的高標準果園可選擇智能化果園機械打造“智慧果園”。

果園機械作業季節性較強，需合理布局機具存放和維修的專用場地、機庫、維修車間等設施。專用場地用于作業季暫時保養、維護、存放機械。機庫用于非作業季長期存放機械，其面積根據果園規模和配套機械數量規劃。維修車間用于機械維修、保養、工具存放，配備臺鉆、焊機等常用維修設備，還要準備好易損配件和常用工具等。

3.3 蘋果生產全程機械化配套技術實施注意事項

該技術推廣應用涉及到土地流轉、土方整治、園區規劃、水利施工、品種選擇、動力配套和機械購置等多項內容，為確保該技術能夠落地實施，建議采取如下措施。

①建立技術推廣領導小組。項目實施開始時，建議成立由國家農技推廣機構負責人牽頭的技術推廣領導小組，并安排正式的技術人員按各專業合理搭配，分配到各有關示范縣鄉鎮開展工作。領導小組依據總體推廣方案，統一制定實施計劃，規范技術措施。采取不定期巡回檢查技術進展情況，隨時召開研討會，及時發現和解決在推廣過程中出現的問題。②注重核心示范園區建設。該技術前期研發推廣經驗證明，宜機化建園之前要對現有蘋果示范園進行調查和評比，充分考慮基礎條件，對應技術要點確定建園方案。針對已建果園選配機械裝備，最好選擇6.67 hm2以上高標準園作為技術核心的示范園。并以核心示范園為陣地，以點帶面輻射周邊普通農戶，統一標準，形成蘋果專業合作社、家庭農場等經營主體。③加強技術宣傳培訓力度。依托核心示范園開展蘋果生產機械化技術培訓，由國家農技推廣機構牽頭組織，聯合科研、推廣、企業和各級果業管理部門、技術骨干、果農等，利用電視臺、新媒體等開設欄目作專題培訓，開展機械觀摩演示活動，編印技術資料，推進蘋果生產管理機械化的進展。

4 蘋果生產全程機械化配套技術示范推廣情況

4.1 技術適宜區域范圍

該技術適宜推廣應用的主要區域覆蓋全國蘋果主產區，可細分為平原灘涂、丘陵坡地和山地梯田3大類適宜區域。

①平原灘涂區域。平原地區發展果樹產業需在土壤比較貧瘠、不宜發展大田作物種植的灘涂區域。如黃河故道產區、黃土高原的“塬上”平地、環渤海灣部分產區、新疆特色產區等區域。②丘陵坡地區域。低緩丘陵坡地土壤相對更加貧瘠且規模不一，經過坡地改造后可實現較大規模機械化操作。如環渤海灣產區的膠東半島、燕山-太行山淺山區域、陜北丘陵、西南冷涼高地等區域。③山地梯田區域。山地具備耕作條件但不易進行改坡的土地或荒山，經梯田化改造整治，便于中小型機械通行作業。如黃土高原外擴過渡區（陜北、天水）、燕山-太行山（蒙、遼、京、津、冀、晉、豫）、云貴和川西高原等區域。

4.2 技術應用典型案例

平原灘涂、丘陵坡地和山地梯田宜機化高標準果園建設，制定了蘋果生產機械化技術規程，研發出適合不同果園規模的系列機械，填補了機具短板，形成了可復制的蘋果全程機械化生產模式。在國家蘋果產業技術體系綜合試驗站配合下，在全國建立12處機械化示范園1.17萬hm2（17.48萬畝），示范園機械化應用率超過85%。

該技術的核心科技成果被評價為“國際先進水平”，“北方果園機械化關鍵技術裝備與應用”獲河北省科技進步二等獎，入選2019年、2020年河北省農業主推技術，入選2022年河北省農業科技推廣項目計劃（推廣編號：冀農科22015）。在河北省阜平縣、順平縣、曲陽縣等示范推廣果園機械新產品8臺（套），入選中國農業機械流通協會2020年度“扶貧攻堅 農機答卷——農機行業優秀扶貧案例集”。河北省阜平縣、陜西省千陽縣、山東省榮成市、河北省順平縣等4個示范縣，先后分別入選農業農村部2022年度第二批和2023年度第三批“特色經濟作物適宜品種全程機械化生產模式與典型案例”。

4.3 技術節本和提質增效情況

實施蘋果種植宜機化建園與全程機械化配套關鍵技術，能夠降低用工成本、提高蘋果生產效率、品質和效益，同時可改善和保護果園生態環境。

①通過該技術推廣應用，可大幅降低蘋果生產用工成本，提高作業效率。使用開溝施肥機每天可施用有機肥料2.7～4 hm2（40～60畝），減少用工30人；使用果園割草機每天作業3.3～6.7 hm2（50～100畝），減少用工35人；使用果園風送噴霧機每天可噴藥10～13.3 hm2（150～200畝），減少用工40人，每6.67 hm2節省藥液2～3 t；使用果園作業平臺可同時容納6～8人登高作業，比使用普通梯架工作效率提高5～10倍。②通過該技術推廣應用，實現了從育苗、種植、割草、施肥、灌溉、植保、收獲等各環節標準化作業，科學種植和現代化管理能精準控制果樹生長，提高蘋果品質和一致性，從而增加蘋果售價和銷售量，進而增加果農的收益。全國12處示范園統計數據顯示，技術實施3年共節本增效超過10億元，經濟效益顯著。③通過該技術推廣應用結合灘涂、丘陵、山地等貧瘠土地合理開發，減少了對良田耕地和環境的破壞，通過發展蘋果矮砧密植栽培模式，推行水肥一體化、果園生草刈割還田、高效風送精準噴霧等先進技術，實現了蓄水沃土肥田，減少化學污染，改善了果園土壤和生態環境。