適用于果樹的農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性標(biāo)準(zhǔn)體系探討*

李桂祥，薛曉敏，陳 汝，李秀杰，李慧峰，李 勃，張安寧

（山東省果樹研究所，泰安 271000）

隨著我國綜合國力的不斷壯大，農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度逐漸提升。我國農(nóng)業(yè)從業(yè)人口出現(xiàn)老齡化人口比重逐漸增大的趨勢(shì)，農(nóng)業(yè)發(fā)展從勞動(dòng)密集型向機(jī)械化和技術(shù)型轉(zhuǎn)變。農(nóng)業(yè)機(jī)械在未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展中將起到越來越關(guān)鍵的作用。近年來，為適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)，果樹產(chǎn)業(yè)農(nóng)藝發(fā)生了較大變化，蘋果生產(chǎn)由傳統(tǒng)的喬砧密植模式向?qū)捫邪杓s高效種植模式轉(zhuǎn)變[1]，甜櫻桃的矮化砧木Gisela 系列已在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用[2]，桃的生產(chǎn)也從傳統(tǒng)的自然開心形向適合機(jī)械化生產(chǎn)的寬行密植的主干形、Y 形等栽培模式轉(zhuǎn)變。

果樹行業(yè)屬于勞動(dòng)密集型的農(nóng)業(yè)，在果樹生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)基本都由人工完成，農(nóng)業(yè)機(jī)械的參與度不高。隨著科技的發(fā)展和勞動(dòng)人口的逐漸減少，我國的果樹產(chǎn)業(yè)由傳統(tǒng)老果園逐漸向規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化果園的方向發(fā)展，果園的全程機(jī)械化是實(shí)現(xiàn)果園高效生產(chǎn)的唯一途徑[3]。相對(duì)于農(nóng)作物生產(chǎn)，果樹生產(chǎn)技術(shù)要求較高，用于農(nóng)作物的農(nóng)業(yè)機(jī)械不能直接運(yùn)用到果樹生產(chǎn)中，因此需要開發(fā)適用于果樹的農(nóng)業(yè)機(jī)械。為掌握林果業(yè)的生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀，我國農(nóng)機(jī)專家針對(duì)果樹生產(chǎn)中的中耕、施肥、植保、修剪、采收、田間轉(zhuǎn)運(yùn)等主要作業(yè)項(xiàng)目構(gòu)建了機(jī)械化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[4]，并制定了適用于果茶桑的生產(chǎn)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[5]，在宏觀方面為指導(dǎo)我國果樹產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展提供了依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，還需進(jìn)一步對(duì)各類型的果樹農(nóng)機(jī)進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)，因此，制定適用于果樹的農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)于果樹農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 適用于果樹的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1.1 果樹機(jī)械欠缺

果園生產(chǎn)環(huán)節(jié)較多，均需開發(fā)相應(yīng)的機(jī)械。果園生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)有苗木培育、嫁接移栽、灌溉、施肥、修剪、施藥、除草、收獲與運(yùn)輸?shù)萚6-7]。參照農(nóng)作物及國外果園機(jī)械的發(fā)展，果園定植環(huán)節(jié)需要的機(jī)械有起壟機(jī)、定植機(jī)、覆膜機(jī)等，田間管理機(jī)械有整形修剪機(jī)、疏花疏果機(jī)、還田機(jī)、肥水一體化設(shè)備，除草機(jī)械有手持旋轉(zhuǎn)割草機(jī)、掛式割草機(jī)、懸掛式割草機(jī)、往復(fù)式割草機(jī)、旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)、推車式除草機(jī)等，病蟲害防治主要有彌霧機(jī)、植保無人機(jī)等，采收環(huán)節(jié)機(jī)械主要有采收平臺(tái)、采收機(jī)等?，F(xiàn)階段，我國的果園中正在應(yīng)用的機(jī)械有起壟機(jī)、定植機(jī)、覆膜機(jī)、還田機(jī)、肥水一體化設(shè)備、彌霧機(jī)、植保無人機(jī)、除草機(jī)等，尚未進(jìn)行大面積的推廣，整形修剪機(jī)、疏花疏果機(jī)等機(jī)械尚處在研發(fā)狀態(tài)，還未在果園中應(yīng)用。

1.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械的擁有方式多樣，高值農(nóng)業(yè)機(jī)械果農(nóng)無力承擔(dān)

當(dāng)前，我國大部分果園主要采取一家一戶的經(jīng)營模式，種植面積較小，且為保證公平，土地在分配時(shí)很分散，很難形成規(guī)模。隨著農(nóng)業(yè)合作社和大型農(nóng)業(yè)公司等經(jīng)營主體的興起，果樹種植開始集中化，但范圍相對(duì)較小。不同規(guī)模的經(jīng)營主體所能接受的果園機(jī)械不同?，F(xiàn)在的果園機(jī)械所有權(quán)形式主要為果農(nóng)自有、合作社購買、農(nóng)業(yè)機(jī)械服務(wù)公司所有、服務(wù)型個(gè)體戶所有等。小型、低值農(nóng)機(jī)往往能夠被小型果園果農(nóng)所接受，大型、高值農(nóng)機(jī)因?yàn)閮r(jià)格高、操作復(fù)雜、使用率低，而不被小型果園果農(nóng)接受。

1.3 動(dòng)力機(jī)械與農(nóng)機(jī)具機(jī)械的協(xié)調(diào)性差

農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)已由大批量、單品種向小批量、多品種、專一化的方向轉(zhuǎn)變[8]。農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)不斷增加，生產(chǎn)的農(nóng)機(jī)功能多樣。然而，各種田間作業(yè)所使用的農(nóng)機(jī)具與配套的動(dòng)力機(jī)械適應(yīng)性較差，經(jīng)營規(guī)模較大的用戶不能根據(jù)自己的經(jīng)營規(guī)模選擇合適的機(jī)具，不同農(nóng)機(jī)具需要多種的配套動(dòng)力，配套動(dòng)力的使用效率低。應(yīng)根據(jù)不同的經(jīng)營規(guī)模和地形地貌，建立相應(yīng)的農(nóng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)與農(nóng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力機(jī)械與農(nóng)機(jī)具機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 適用于果樹的農(nóng)業(yè)機(jī)械存在的問題

2.1 缺少果園機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)

與農(nóng)作物相比，果樹生產(chǎn)的機(jī)械化水平較低。由于果樹農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)與田間試驗(yàn)受果樹生長周期、氣候條件、立地條件等因素的制約，造成果園農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)周期長、前期研究不完善、田間試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)不足，使得我國果園機(jī)械產(chǎn)品缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此確定相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)已成為當(dāng)務(wù)之急。

2.2 缺少適用性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

我國果樹種植區(qū)域地形多樣，果樹多種植在丘陵山區(qū)，隨著經(jīng)濟(jì)效益的增加，平原地區(qū)的種植面積逐年增多。平原地區(qū)比較適合于果園機(jī)械的應(yīng)用，而山地丘陵地區(qū)由于受到地形的影響，不利于果園機(jī)械的轉(zhuǎn)運(yùn)及應(yīng)用。目前國內(nèi)尚未形成統(tǒng)一的果園機(jī)械適用性評(píng)價(jià)方案及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，未對(duì)果園機(jī)械適用性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行深入研究，使得果園機(jī)械評(píng)價(jià)缺少依據(jù)。

3 構(gòu)建適用于果樹的農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的原則

3.1 區(qū)域適應(yīng)性原則

我國地域遼闊，果園地形復(fù)雜多樣，構(gòu)建統(tǒng)一的適用于果樹的農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)難度極大。不同地域的土質(zhì)不同[9]，地形條件和氣候條件也不同，對(duì)農(nóng)機(jī)具的要求也不同。應(yīng)根據(jù)自然條件、地形條件、土質(zhì)等指標(biāo)對(duì)果樹種植區(qū)進(jìn)行區(qū)域劃分，制定區(qū)域農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合原則

農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合問題，是長期以來限制農(nóng)機(jī)發(fā)揮作用的關(guān)鍵。果樹生產(chǎn)涉及的環(huán)節(jié)主要有果園整體設(shè)計(jì)、土地整理、種植、病蟲害防控、施肥、灌溉、修剪、花果管理、采收等，需要考慮的果園條件有樹種、樹形、種植密度、果園基礎(chǔ)設(shè)施、果園管理水平、地形、果園自然條件等，以上各個(gè)方面都是果園機(jī)械設(shè)計(jì)需要考慮的農(nóng)藝因素，果園機(jī)械在設(shè)計(jì)之前應(yīng)對(duì)相應(yīng)的農(nóng)藝參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。農(nóng)用動(dòng)力機(jī)械和農(nóng)機(jī)具為滿足動(dòng)力需求和作業(yè)面需求，有一定的特定體積，無法根據(jù)果樹的農(nóng)藝進(jìn)行改變，因此，農(nóng)藝應(yīng)該根據(jù)動(dòng)力機(jī)械和農(nóng)機(jī)具的特點(diǎn)作出相應(yīng)的改進(jìn)。

3.3 易用性原則

目前，農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性的評(píng)價(jià)方法較多，不同的評(píng)價(jià)方法均需大量的人力和財(cái)力，使得評(píng)價(jià)成本較高，因此在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)在滿足適用性評(píng)價(jià)目標(biāo)的條件下，試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集應(yīng)便利高效，減少指標(biāo)數(shù)量。

4 農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性評(píng)價(jià)方法

農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性評(píng)價(jià)方法就是通過多種形式，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的適用性作出綜合評(píng)定的方法。主要的農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性評(píng)價(jià)方法有性能試驗(yàn)法、用戶調(diào)查法、跟蹤考核法、綜合評(píng)定法[9-10]。上述4 種方法均能對(duì)機(jī)械的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)，但用戶調(diào)查法是在用戶對(duì)機(jī)械性能進(jìn)行充分了解后對(duì)機(jī)械的直接評(píng)價(jià)，更為直接高效。

5 適用于果樹的農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)探討

我國的農(nóng)用土地復(fù)雜多樣，單一機(jī)械無法實(shí)現(xiàn)對(duì)所有地形的普遍適應(yīng)，應(yīng)根據(jù)我國果樹品種的集中適栽區(qū)域的自然條件、耕作模式、土壤狀況，設(shè)定適宜集中適栽區(qū)域的農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于使用率高的機(jī)械如土地整理機(jī)械、種植機(jī)械、植保機(jī)械、水肥機(jī)械、收獲機(jī)械、花果管理機(jī)械、整形修剪機(jī)械等應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)。

5.1 考慮因素

5.1.1 地形

多數(shù)果園為山坡地，應(yīng)考慮配套動(dòng)力機(jī)械能夠適應(yīng)多大的坡度，在工作中能否根據(jù)坡度變化作出合理的調(diào)整。

5.1.2 土壤

土壤分為沙質(zhì)土、黏質(zhì)土、壤土等3 種類型，不同質(zhì)地土壤理化性質(zhì)差距較大，果園機(jī)械在不同類型的土壤中工作效率也不同，土壤含水量不同也會(huì)對(duì)果園機(jī)械工作效率產(chǎn)生影響。

5.1.3 果樹生長情況

果樹不同的生長期需要的果園機(jī)械不同，果樹定植時(shí)需要犁地機(jī)、起壟機(jī)、打藥機(jī)、微噴灌等機(jī)械，幼樹期需要打藥機(jī)、微噴灌等機(jī)械，盛果期需要打藥機(jī)、微噴灌、疏花疏果機(jī)、整形修剪機(jī)、收獲平臺(tái)、開溝施肥機(jī)等機(jī)械，不同生長時(shí)期對(duì)相同機(jī)械的需求也不同。

5.2 適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)

5.2.1 土地整理機(jī)械

可操作性、舒適性、穩(wěn)定性、配套動(dòng)力功率、地形適應(yīng)性、工作效率、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性、土壤耕作深度。

5.2.2 種植機(jī)械

可操作性、舒適性、穩(wěn)定性、配套動(dòng)力功率、地形適應(yīng)性、工作效率、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性、土壤耕作深度、樹種適應(yīng)性。

5.2.3 植保機(jī)械

可操作性、舒適性、穩(wěn)定性、配套動(dòng)力功率、地形適應(yīng)性、工作效率、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性、防治效果、霧化效果、操作人員安全性。

5.2.4 水肥機(jī)械

可操作性、舒適性、穩(wěn)定性、配套動(dòng)力功率、地形適應(yīng)性、工作效率、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性、肥料適應(yīng)性、樹形適應(yīng)性。

5.2.5 收獲機(jī)械

可操作性、舒適性、穩(wěn)定性、配套動(dòng)力功率、地形適應(yīng)性、工作效率、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性、樹種適應(yīng)性、樹形適應(yīng)性、好果率。

5.2.6 花果管理機(jī)械

可操作性、舒適性、穩(wěn)定性、配套動(dòng)力功率、地形適應(yīng)性、工作效率、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性、樹種適應(yīng)性、樹形適應(yīng)性、花果分布情況、產(chǎn)量。

5.2.7 整形修剪機(jī)械

可操作性、舒適性、穩(wěn)定性、配套動(dòng)力功率、地形適應(yīng)性、工作效率、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性、樹種適應(yīng)性、樹形適應(yīng)性、枝條切削度、修剪反應(yīng)（枝條生長情況、成花能力）、產(chǎn)量。

5.2.8 果園枝條處理機(jī)械

可操作性、舒適性、穩(wěn)定性、配套動(dòng)力功率、地形適應(yīng)性、工作效率、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性、枝條粗度適應(yīng)性。