果园采摘平台的应用和发展

    孟晓峰 马超 张明 魏晓霞

    摘要：目前，我国的果园机械化程度较低，虽然市场上已经有部分多功能果园作业平台，但受到果园地形复杂与现有机械行驶稳定性差的影响与限制，尚不能满足果园作业需求。本文分析了目前果园采摘平台需求和应用现状，提出了存在问题及发展对策。

    关键词：果园；采摘平台；应用；发展对策

    随着人们生活水平的提高和消费需求的提升，我国果树种植面积稳步增加。目前，我国的果园田间管理如修剪、疏果、采摘等大多依靠人工完成，劳动强度大、工作效率低，而且随着劳动力短缺问题日益严重，果园的管理成本也不断攀升。因此，利用果园简易采摘平台实现果园田间管理的机械化具有重要意义[1]。

    现阶段我国的果园机械化程度较低，虽然市场上已经有部分多功能果园作业平台，但受到果园地形复杂与现有机械行驶稳定性差的影响与限制，尚不能满足果园作业需求。本文分析了目前果园采摘平台的需求和应用现状，提出了存在问题及发展对策。

    1对果园操作平台的发展需求

    1.1提质增效的需要

    在过去传统的林果业的生产过程中，采摘、管理、修剪、运输等大量的作业需要靠人工来完成，作业效率低，劳动强度太大，一直是困扰我国林果业发展的主要问题。再加上我国国土面积较大，不同地区不同的果园环境，特别是山区丘陵地带，果园多位于坡地、地形特别复杂，种植密度大小不一、道路狭窄，林果业的机器很难进入果园进行辅助作业。

    省工、省力、快捷、高效是实现果园机械化、集约化、标准化管理的目的。在农业劳动力持续转移和老龄化的背景下，适用于果园作业的采摘作业平台可以在一定程度上提高采摘效率，并且成本相对于机器人采摘成本更加低廉、使用更加可靠，相对于人工采摘效率大大提高，因此采摘平台成为国内外的研究热点，并在国外大型果园中得到了广泛的应用。而果园采摘平台的使用不仅可以提高采摘效率，而且可以降低果实的损失率，节省人工成本，大大提高果农的经济效益，还可以彻底改变我国果园采摘的传统落后状态，使我国的果树种植迈向机械化、现代化。因此发展果园机械化收获技术对于果树产业发展具有重要意义。

    1.2大型果园发展的需求

    面积较大、有一定经济实力的规模经营果园，果实在成熟之后，采摘工作是一项比较庞大的工程。果园作业平台具有修枝、采摘、运输等功能，成为果园作业机械不可或缺的组成部分，特别是大面积栽植的果园。果园采摘平台是果实采摘过程中运用得比较多的采摘机械，解决了果园的采摘、修剪等问题，节省了大量的劳动力。该平台适用于大型果园的优势在于以下几个方面：自动传送、装箱，提高采摘效率，可代替多人作业；自走、自驾、电控三种行驶模式可选，节省人力。传送、装箱、转运等各环节均有可靠的防磕碰措施，可降低果实损伤率；采摘、套袋、疏花、疏果，一机多用，经济方便。自由调节的作业平台及输送系统，实现大范围、高灵活性果园作业[2-3]。

    针对果树整枝修剪、花果管理、采收运输等环节和农艺要求，研制果园采摘平台。多功能果园作业平台是比较常见的规模作业平台，能够实现采摘运输于一体，适用于果园采摘、套袋、疏花、修剪、搬运等作业。后部可选用多种工具配件，实现平台上和平台下一边通过，全部摘完的高效率工作（图1）。目前，大型果园常用的升降作业平台有升缩式、折臂式、剪叉式、混合式等。目前国内外大多采用机械机构调平方式。机架上方设有操控台，操控系统可控制行走装置的行走和转向以及前后叉的动作，重点解决农机农艺整机配置、升降和伸展、倾角（坡地）和人机安全等技术难题，开发有轮式和履带式轻便型、多动能型果园作业平台，果园机械全液压驱动，配有电动剪、采摘袋、标准果箱等功能装置，是现代化果园的理想机具[4]。

    1.3观光采摘园需求

    随着社会经济的发展，许多地方依托丰富的果树资源，打造生态果品景区，建设观光果树采摘园、生态园。在生态采摘园的建设中，充分利用园区道路，建设葡萄、梨、猕猴桃、南方的柑橘等果树采摘长廊。如果采用人工采摘，不仅容易造成果实的损伤，还可能由于采摘者操作不规范损伤果树。针对这种现状，辅助人工采摘能提高劳动生产率，对果实、果树损伤小，环境友好，除此外，它还易于操作，并使使用者感到舒适，同时安全性也有保证。

    2果园采摘平台的应用现状及问题

    2007年，新疆机械研究院研制出了我国第一台果园作业机，新疆牧神L-1型多功能果园作业机（图2），填补了国内作业平台的空白，标志着我国作业平台进入多功能的作业机械时代。我国果园的平均综合机械化率较低，果园采摘平台的普及程度低，无法满足现代果业发展的需要。具体来看，问题主要表现为农机农艺融合不够，采摘机械与种植区地形地貌等环境条件不匹配等等。这一现状的原因，一方面是长期以来我国对果园机械领域的关注和投入较少；另一方面是，我国果树主要种植区在山区丘陵地带，自然条件严重制约了果园机械化的发展。

    针对目前我国果园管理中存在的采摘修剪难度大、效率低等问题，不少学者进行了研究。如程健[1]针对我国以家庭为单位的单户小面积种植方式试制了果园多功能轮式作业平台样机，试验测试了样机的升降高度、升降稳定性、行驶速度和跨越障碍能力，结果表明样机能够满足果园作业要求。王永振等[5]分析了国内外果园作业平台的发展历程，研究了国内部分现有果园作业平台的特点，最后总结出我国果园作业平台的发展趋势为电动、多工位、可调平、机电液一体化、融合导航技术和遥控技术、操作简便。有学者研发了自走式果园作业平台，该机集自走式收获辅助系统和平台操作于一体（图3），可轻松实现在行走过程中进行果树修剪，整枝和果实采摘等工作[4]。刘大为等[3]从目前国内外常见的果园采摘平台行走机构典型应用分析入手，结合丘陵山地果园地貌特征以及小型机器人行走机构的部分应用，提出设计一种适合丘陵山地果园行走、具有轻质化以及高离地间隙特征的仿形履带式行走机构。该机构在我国果园采摘平台的研制和推广上具有实际应用价值。据分析，一台果园作业车，进口的10多万元，国产的也有2万～8万元，并且后续的維护保养费用也比较高，在有一定经济实力的公司化运作的标准化示范园可以选用，但面积相对较小的果园的果业大户难以承受。有农户利用农用三轮车等，参照厂家的果园操作平台车适当进行改装，成为改装型果园操作平台，不但省钱还实用。也有一家一户面积较小的果园，选择农用三轮车、电动三轮车、足蹬三轮车的后斗因陋就简地作为简易的操作平台，达到树冠高处整形修剪、花果管理的目的。

    

    3果园采摘平台的发展对策

    3.1农机与农艺融合

    不同的水果品种、种植模式、地域土壤状况，对机械化生产的要求也不同。比如葡萄，不同产品的品种不同，栽培模式有V形栽培、棚架栽培、单篱架栽培等。由于栽培模式的区别，采摘要求也不同。因此要选育与省力化、机械化相适应的矮化、少修剪、抗病虫害、耐寒耐旱的水果品种；新建果园、老果园改造和标准化果园建设中要考虑机械与设施的应用，加强农机与农技的有效结合，两者互相协调，相互配合，才能真正实现果园作业机械化和现代化。

    3.2多方协调，共同促进果园采摘平台的推广

    农机装备技术大都掌握在大专院校和科研院所手中，如何综合利用这些技术并推广好，是果园机械化发展的关键。有专家提出要从标准化建园、标准化管理、机械研发、加强果农培训、发展规模经营、加大补贴等几个方面加快推进果园机械化[2]。

    3.3半机械化采摘平台的研发

    目前，修剪或者采收完全采用机械似乎不太可能，但成本低廉的用于承载工人移动的果园作业平台将成为修剪和采收的标配，机械辅助采收将成为常规技术，并将更适合未来的果园模式。如苹果，未来苹果栽植的发展趋势已经向着高密度矮化栽植为主，便于采用機械侧壁修剪以降低人工成本，还可以提高果实品质，并且使用机械辅助平台来协助采收和人工修剪，这种果园有望高产。

    参考文献

    [1]程健.果园多功能轮式作业平台设计与优化[D].杨凌：西北农林科技大学，2016.

    [2]侯志伟.轮式果园作业平台性能分析与仿真[D].杨凌：西北农林科技大学，2016.

    [3]刘大为，谢方平，李旭，等.果园采摘平台行走机构的研究现状及发展趋势[J].农机化研究，2013，35（2）：249-252.

    [4]樊桂菊，王永振，张晓辉，等.果园升降平台自动调平控制系统设计与试验[J].农业工程学报，2017，33（11）：32-35.

    [5]王永振.果园多功能遥控作业平台的研制与试验[D].泰安：山东农业大学，2018.