【专家论坛】吕晓兰：我国梨园全程机械化发展现状及建议

落叶果树 · 发表于 2024-6-3 09:13

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梨是世界性果树，分布于世界五大洲的87个国家和地区。我国梨种植规模和总产量均居世界第一，主要形成了长江中下游砂梨区、华北白梨区和西北白梨区3个优势产区。目前，我国梨生产综合机械化水平低，生产人工成本占比高，同时还面临着农机农艺不配套、劳动力成本过高、务农人口老龄化等产业难题，迫切需要加快机械化“两融两适”转型升级（两融，农机农艺融合、机械化信息化融合；两适，农机服务模式与农业适度规模经营相适应、农田建设与机械化生产相适应）。

推广梨园全程机械化生产技术，将推动生产管理向着省力、高效、安全、优质、绿色的方向持续发展，有利于提升农业生产效率、降低生产成本，提高中国果品的综合生产能力，发展效益农业和推动果品产业化。

吕晓兰

江苏省农业科学院农业设施与装备研究所副所长，三级研究员，国家梨产业技术体系副首席、果园耕作机械化岗位科学家、江苏省特色农业机械化专家、江苏省333人才（三层次）、江苏农科院紫金人才（三层次）、现代农业装备学科方向负责人、果园智能农机装备创新团队首席。兼职江苏大学、南京农业大学、南京林业大学、南京信息工程大学硕士生导师，中国农业机械学会青年工作委员会第四届、第五届委员会委员等。

长期从事果园机械研究，近5年来，主持和承担了国家梨产业技术体系、国家重点研发计划子课题、国家农业重大技术攻关课题、江苏省引智、江苏省自主创新资金、江苏省现代农机装备与技术示范推广等省部级科研项目30余项。发表学术论文51 篇，SCI/EI 收录28 篇。授权专利 48 件，国家机械行业标准 2 项，江苏省地方标准 2 项，参编专著3部。以第一完成人获江苏省级科技成果评价/鉴定2项，江苏农科院“十大科研进展”2项，江苏农业科技奖一等奖1项，神农中华农业科技奖三等奖1项，农业机械科学技术奖二等奖1项，农业农村部主推技术1项。

梨园劳动力成本分析

随着劳动力成本的不断上涨，其在果树生产投入成本的占比已经超过50%，部分地区超过60%，年生产成本以亩计普遍在2 000元左右。以江苏新沂地区梨园为例，人工作业成本为1 910元/年，包括套袋350元、疏花定果300元、喷药250元、除草（割草）180元、灌溉80元、采收150元、修剪200元、施肥400元。若梨园采用全程机械化管理，那么可节约1/3～1/2的劳动力成本。例如，江苏泰兴烨佳梨园有1200亩的种植规模，其综合机械化水平已经由30%提升至80%，只有套袋、采收环节未能实现机械化，每亩梨果生产节约劳动力成本为749.13元/年，每年总节约成本约90万元。

江苏新沂地区梨园每年每亩生产成本组成（元)

国家梨产业技术体系最新研发梨园机械

国家梨产业技术体系多年来围绕果园全程机械化进行关键技术与装备的研发，创制了系列疏花机、有机肥深层混施机、电动全液压多功能平台、果园风送喷雾机、避障割草机等关键装备，基本构建了果园机械化管理技术体系，并在典型区域打造了样板示范工程。除套袋、采收环节外，其他生产环节均实现了机械装备集成与农艺规范融合应用，示范园节约劳动力60%以上。“十四五”期间，通过国家农业重大科技攻关、国家重点研发计划等项目的实施，在丘陵山地典型区域打造更多样板示范工程，推动果园机械化水平的快速提升。同时，国家梨产业技术体系在前期研发的成果基础上，进一步研发了智能变量施肥机、除草机器人、基于无人机的智能化授粉与植保机器人、智能采摘套袋机器人等智能、智慧化农机装备，推动果园机械化向智能化升级。我国已对劳动强度大、成本投入高的三大环节研发了相关机械装备，取得了一定的进展。

1节本增效：果园有机肥（基肥）深层混施技术装备

围绕果园基肥深施的农艺要求，创新“条撒+深松”的有机肥混施技术模式，采用变螺距绞龙输送技术、土壤逐层链式小进距刮削关键技术，实现了有机肥料大流量均匀条施、宽深土层混合搅拌；优化动力分配装备、有机肥料箱等关键部件，创新设计螺旋式物料均匀输送机构，双链式土壤薄层切割装置。研制的成套果园有机肥料深层混施装备即有机肥大流量条施机、双链条深松机，实现了一种全新实用的“条状投肥+深松”有机肥料施用方法，使0.4 m×0.5 m宽深土层与有机肥料的深松搅拌，上下肥料分布均匀度达90%以上，作业效率达200 m/h以上。有机肥料深层混施装备作业比人工开沟施肥的果树种植盈利值更大，每亩可节约劳动力成本300多元，开沟施肥作业成本由3元/m降至0.2元/m，有效解决了果园开沟施有机肥料工序多、效率低、劳动强度大、作业质量差等难题，同时实现了节本增效。

有机肥料大流量条施机技术参数

2无忧疏花：落叶果树柔性仿形疏花技术装备

通过研发柔性疏花、机构仿形和结构轻量化技术，创制了果园机载式三节臂疏花机和手持式电动疏花器。疏花节臂位姿、疏花轴转速与疏花绳密度可调，实现了疏花密度可控、全冠层均匀疏花和机体平衡。两款机型适用于不同冠形的落叶果树疏花作业，一台三节臂疏花机抵60个人工，节约疏果定果60%以上的劳动力。为满足农户种植管理需求，还同步研发了手持电动疏花器。三节臂机载式疏花机的3根疏花节臂与竖直固定杆的相对位置，可根据作业树形需求，在空间直角坐标系6个自由度中灵活变化。整机宽度在作业过程中0～0.5 m可调，实现了疏花轴近距离柔性作业。疏花轴转速0~400 r/min电控可调，满足了疏花密度需求。

三节臂机载式疏花机技术参数

3高效精准：系列化果园风送喷雾技术装备

果树比大田作物冠层高大、枝叶繁密，纯液力喷雾的农药雾滴难以穿透冠层均匀沉积，而风送喷雾技术可通过风力携带农药雾滴穿透果树冠层，并吹动枝叶翻转，有利于雾滴沉积在冠层内部和叶片反面。当前国内相关机型非常丰富，但用于减少农药雾滴飘失、提高作业质量的风力与雾量精量调节技术缺乏。

国家梨产业技术体系团队通过进一步明晰风送喷雾仿形施药机理，建立了最佳气流量、施药量的计算模型，突破定向仿形风送喷雾技术、多通道导风喷雾技术与精准变量喷雾技术，提高农药雾滴精准变量定向穿透能力。农药雾滴在冠层内的有效沉积率提升40%以上，农药有效利用率提升20%以上。针对中国果园立地条件、种植规模、栽培模式等多样性、复杂性问题，集成系列高效精准风送喷雾技术与新型关键工作部件，配套不同的标准化底盘，创制系列化高效精准果园风送喷雾机：小型系列（3WGF-300B/C），以仿形喷雾为核心技术，以外形尺寸小、机体通过高度小于1.2 m、宽度小于1 m、风机转速无级可调的性能优势，适用于传统密植、棚架、老旧密闭果园和低缓丘陵山地小规模的果园；大型系列（3WGF-300A/1200A、3WQF-1000/2000），以仿形喷雾为核心技术，以1800~4500 m3/h可调大风量、大于1.3 hm2/h高效作业的优势性能，适用于平原及低缓丘陵区现代规模化的果园。

我国梨园机械化薄弱环节

目前果实套袋、疏花疏果、水肥一体化、智能采摘等管理是影响综合生产率提升的薄弱环节，普遍存在技术简单、作业效率低、作业质量及安全性差、机器可靠性差等问题，果园机械化仅有小规模应用。

果实套袋。果实机械套袋技术的研究尚处于起步阶段。套袋机械的技术性能不完善，主要结构复杂，需要一次性完成送袋、对靶、撑口、套袋和封口动作，多程序动作衔接不流畅，作业效率低。针订式、挤压式封口不严。手持便携式机械对果柄方向、长短有严格要求，另需特制果袋，实用性不强。

疏花。现有疏花机械适应性不强，针对不同树种、不同树形，疏花机结构参数和运动参数均缺少系统的数据支撑。

水肥一体化。水肥一体化系统普遍存在施肥通道数量少的问题，无法实现不同果园（果树）施肥配方的动态调节。相对于国外先进设备，肥水混合精度低于5%，堵塞率高达10%以上，灌水不均匀度高达20%以上。施肥配方靠经验数据，缺少基于果树需肥信息的精准水肥配比模型。

采摘。梨树普遍冠层高大、枝叶交错遮挡、果实串簇，不但机械化连续套袋较难，而且精准采摘也难实现，仍以人工采摘为主，多功能平台等仅作辅助。

梨园全程机械化发展对策和建议

我国提高果园机械化水平需要从多个方面入手，包括品种改良、机械研发、技术推广、政策支持、社会化服务、合作模式创新等。通过综合施策，逐步推动提高果园机械化水平，实现果园生产现代化和高效化。

制定和实行利于梨园全程机械化的标准

选择适合机械化作业的矮化密植品种，实行标准化种植，便于机械化设备作业。果树行距应大于动力主机宽度的2倍且≥4 m，株距≥1.5 m，每行长度≥50 m。树形选用主干形、Y形、T形或水平棚架形，果树分枝高度≥50 cm，果树结果部位和树体开张角度应满足机具作业要求。地头留有机械转弯调头的空地，空地宽度不小于机组转弯半径。园区大棚及避雨设施门高和宽不影响机械作业，大棚及避雨设施的肩高应＞1.8 m，支撑杆（柱）间宽度适宜，不影响作业机组通行。

果园全程机械化生产技术农机农艺融合关键技术

研发适宜化机械

研发适合不同地形地貌、栽培模式的系列化果园机械，提高机械的适用性和作业效率。根据地区、品种、模式、规模的不同，从经济性、实用性、适用性角度提出果园生产全程机械化机具选型和配置方案。建设全程机械化示范园。借鉴欧美规模化生产、日韩精细化生产的先进经验，我国梨园全程机械化农机农艺融合发展需要重点瞄准宜机化现代梨园改造、省力化栽培模式改良和全程机械化链式集成3个方面。

一是进行宜机化现代梨园改造。因我国传统梨园不具备机械化作业的条件，限制了梨产业的发展。新建梨园虽然多为标准化现代梨园，但建园行业标准只规定了梨园规模要求，缺少宜机化的相关要求或要求不够细致，宜机化标准执行也不到位。所以进行宜机化现代梨园改造首当其冲。

二是进行省力化栽培模式改良。从发达国家梨栽培发展趋势看，梨树矮化密植、缩小树冠是梨果生产发展的主流，我国由于缺少优良的矮化砧木，矮化密植栽培技术研究进展缓慢，但也研究出了多种宜机化栽培模式，如Y形棚架、主干形、水平棚架、双臂顺行形等适合机械作业的树形。在此基础上，需继续进行省力化栽培模式改良。

三是进行全程机械化链式集成。根据标准化果园、传统果园与丘陵山地果园不同应用场景特点，国家梨产业技术体系依托各优势产区综合试验站，建立示范基地，对创新研发、选型优化的果园开沟施肥、避障割草、风送变量喷雾、柔性疏花、多功能动力平台等关键装备，进行了链式技术集成应用，示范果园综合机械化率已由30%提高至80%，研发的“果园全程机械化生产技术”入选了江苏省农业重大技术推广计划，农业农村部主推技术。这为梨园全程机械化实施做出了样板。

建立健全果园机械化社会化服务体系

为果农提供机械化作业、技术指导、维修保养等服务。对果农进行技术培训，普及果园机械化技术和知识，提高果农的机械化意识和技能水平。鼓励果农、农机合作社、农业企业等主体之间的合作，共同推进果园机械化的发展，实现资源共享和互利共赢。政府可以出台相关政策，鼓励和支持果园机械化的发展，例如给予购机补贴、提供贷款支持等。

TIPS(专家提示)

果园实现机械化生产，并不一定能增加效益，这还要综合考虑果园的经营规模。当购买农机使用折旧摊销、农机手等辅助人力、维修等成本与所节约人工投入成本相等时的经营规模是盈利分界点，例如盈利分界规模为50亩，小于50亩的果园建议购买农机服务，大于50亩的果园建议直接购买农机。当然，也不是经营规模越大越好，需要根据经营者管理能力、经济投入等来考虑适度规模。另外，每种机具的有效作业覆盖面积（即在最佳作业期内完成的最大作业面积）是有限的，如果经营规模超过一台机具作业的有效覆盖面积，那么需要根据需求增加购置。例如果园风送喷雾机，每一台每天作业200亩，病虫害的最佳防治期为3天，每台喷雾机只能有效覆盖600亩，1200亩的果园则需要购置2台，其他生产环节的机具需求数量以此类推。

本文作者：吕晓兰，江苏省农业科学院农业设施与装备研究所，摘自《落叶果树》2024年第1期专家论坛，内容有删减，更多文章详情请订阅杂志。欢迎个人转发分享，其他任何媒体、网站如需转载，须在正文前注明来源《落叶果树》。