适用于果树的农业机械适用性标准体系探讨
要 果树生产的机械化是实现果树产业现代化的关键方面，果树生产虽然已有较多机械的参与，但是农机农艺融合和适用性尚存在一定的问题。阐述了果树生产农业机械的产业现状和存在的问题，确定了适用于果树的农业机械适用性评价标准的原则，探讨了适用于果树的农业机械适用性评价标准，旨在为适用于果树的农业机械适用性标准体系提供借鉴。
本文源自李桂祥; 薛晓敏; 陈汝; 李秀杰; 李慧峰; 李勃; 张安宁， 中国果树 发表时间：2021-05-10 《中国果树》本刊是中国农业科学院果树研究所主办的果树技术类期刊，主要刊登果树新品种、栽培新技术、新农药和病虫害防治新方法、果品贮藏加工等内容。交流果树生产先进经验，普及果树科技知识，提供国外果树科技信息等。主要栏目有试验研究、试验简报、经验交流、调查报告、专题综述、生产建议、国外果树科技等。读者对象是从事果树科研与生产的科技人员、果树专业户及农林院校师生。
关键词 果树;农业机械;适用性;标准体系
随着我国综合国力的不断壮大，农业的发展速度逐渐提升。我国农业从业人口出现老龄化人口比重逐渐增大的趋势，农业发展从劳动密集型向机械化和技术型转变。农业机械在未来农业的发展中将起到越来越关键的作用。近年来，为适应机械化生产，果树产业农艺发生了较大变化，苹果生产由传统的乔砧密植模式向宽行矮砧集约高效种植模式转变[1] ，甜樱桃的矮化砧木 Gisela 系列已在生产中广泛应用[2]，桃的生产也从传统的自然开心形向适合机械化生产的宽行密植的主干形、Y 形等栽培模式转变。
果树行业属于劳动密集型的农业，在果树生产的各个环节基本都由人工完成，农业机械的参与度不高。随着科技的发展和劳动人口的逐渐减少，我国的果树产业由传统老果园逐渐向规模化、标准化、现代化果园的方向发展，果园的全程机械化是实现果园高效生产的唯一途径[3] 。相对于农作物生产，果树生产技术要求较高，用于农作物的农业机械不能直接运用到果树生产中，因此需要开发适用于果树的农业机械。为掌握林果业的生产机械化发展现状，我国农机专家针对果树生产中的中耕、施肥、植保、修剪、采收、田间转运等主要作业项目构建了机械化水平评价指标体系[4]，并制定了适用于果茶桑的生产机械化水平评价标准[5]，在宏观方面为指导我国果树产业的生产机械化发展提供了依据。在此基础上，还需进一步对各类型的果树农机进行适用性评价，因此，制定适用于果树的农业机械适用性标准体系对于果树农业机械的研发具有重要的指导意义。
1 适用于果树的农业机械产业现状
1.1 果树机械欠缺
果园生产环节较多，均需开发相应的机械。果园生产的主要环节有苗木培育、嫁接移栽、灌溉、施肥、修剪、施药、除草、收获与运输等[6-7]。参照农作物及国外果园机械的发展，果园定植环节需要的机械有起垄机、定植机、覆膜机等，田间管理机械有整形修剪机、疏花疏果机、还田机、肥水一体化设备，除草机械有手持旋转割草机、挂式割草机、悬挂式割草机、往复式割草机、旋转式割草机、推车式除草机等，病虫害防治主要有弥雾机、植保无人机等，采收环节机械主要有采收平台、采收机等。现阶段，我国的果园中正在应用的机械有起垄机、定植机、覆膜机、还田机、肥水一体化设备、弥雾机、植保无人机、除草机等，尚未进行大面积的推广，整形修剪机、疏花疏果机等机械尚处在研发状态，还未在果园中应用。
1.2 农业机械的拥有方式多样，高值农业机械果农无力承担
当前，我国大部分果园主要采取一家一户的经营模式，种植面积较小，且为保证公平，土地在分配时很分散，很难形成规模。随着农业合作社和大型农业公司等经营主体的兴起，果树种植开始集中化，但范围相对较小。不同规模的经营主体所能接受的果园机械不同。现在的果园机械所有权形式主要为果农自有、合作社购买、农业机械服务公司所有、服务型个体户所有等。小型、低值农机往往能够被小型果园果农所接受，大型、高值农机因为价格高、操作复杂、使用率低，而不被小型果园果农接受。
1.3 动力机械与农机具机械的协调性差
农业机械生产已由大批量、单品种向小批量、多品种、专一化的方向转变[8]。农业机械生产企业不断增加，生产的农机功能多样。然而，各种田间作业所使用的农机具与配套的动力机械适应性较差，经营规模较大的用户不能根据自己的经营规模选择合适的机具，不同农机具需要多种的配套动力，配套动力的使用效率低。应根据不同的经营规模和地形地貌，建立相应的农机标准，实现动力标准与农机标准的统一协调，实现动力机械与农机具机械的标准协调发展。
2 适用于果树的农业机械存在的问题
2.1 缺少果园机械标准
与农作物相比，果树生产的机械化水平较低。由于果树农业机械产品开发设计与田间试验受果树生长周期、气候条件、立地条件等因素的制约，造成果园农业机械研发周期长、前期研究不完善、田间试验验证数据不足，使得我国果园机械产品缺少相应的标准，因此确定相适应的标准已成为当务之急。
2.2 缺少适用性评价标准
我国果树种植区域地形多样，果树多种植在丘陵山区，随着经济效益的增加，平原地区的种植面积逐年增多。平原地区比较适合于果园机械的应用，而山地丘陵地区由于受到地形的影响，不利于果园机械的转运及应用。目前国内尚未形成统一的果园机械适用性评价方案及评价标准，未对果园机械适用性评价方法进行深入研究，使得果园机械评价缺少依据。
3 构建适用于果树的农业机械适用性评价标准的原则
3.1 区域适应性原则
我国地域辽阔，果园地形复杂多样，构建统一的适用于果树的农业机械适用性评价标准难度极大。不同地域的土质不同[9] ，地形条件和气候条件也不同，对农机具的要求也不同。应根据自然条件、地形条件、土质等指标对果树种植区进行区域划分，制定区域农业机械适用性评价标准。
3.2 农机与农艺融合原则
农机与农艺融合问题，是长期以来限制农机发挥作用的关键。果树生产涉及的环节主要有果园整体设计、土地整理、种植、病虫害防控、施肥、灌溉、修剪、花果管理、采收等，需要考虑的果园条件有树种、树形、种植密度、果园基础设施、果园管理水平、地形、果园自然条件等，以上各个方面都是果园机械设计需要考虑的农艺因素，果园机械在设计之前应对相应的农艺参数进行详细调查。农用动力机械和农机具为满足动力需求和作业面需求，有一定的特定体积，无法根据果树的农艺进行改变，因此，农艺应该根据动力机械和农机具的特点作出相应的改进。
3.3 易用性原则
目前，农业机械适用性的评价方法较多，不同的评价方法均需大量的人力和财力，使得评价成本较高，因此在制定标准时，应在满足适用性评价目标的条件下，试验数据收集应便利高效，减少指标数量。
4 农业机械适用性评价方法
农业机械适用性评价方法就是通过多种形式，对农业机械的适用性作出综合评定的方法。主要的农业机械适用性评价方法有性能试验法、用户调查法、跟踪考核法、综合评定法[9-10]。上述 4 种方法均能对机械的适用性进行评价，但用户调查法是在用户对机械性能进行充分了解后对机械的直接评价，更为直接高效。
5 适用于果树的农业机械适用性评价标准探讨
我国的农用土地复杂多样，单一机械无法实现对所有地形的普遍适应，应根据我国果树品种的集中适栽区域的自然条件、耕作模式、土壤状况，设定适宜集中适栽区域的农业机械适用性评价标准。对于使用率高的机械如土地整理机械、种植机械、植保机械、水肥机械、收获机械、花果管理机械、整形修剪机械等应重点进行适用性评价。
5.1 考虑因素
5.1.1 地形
多数果园为山坡地，应考虑配套动力机械能够适应多大的坡度，在工作中能否根据坡度变化作出合理的调整。
5.1.2 土壤
土壤分为沙质土、黏质土、壤土等 3 种类型，不同质地土壤理化性质差距较大，果园机械在不同类型的土壤中工作效率也不同，土壤含水量不同也会对果园机械工作效率产生影响。
5.1.3 果树生长情况
果树不同的生长期需要的果园机械不同，果树定植时需要犁地机、起垄机、打药机、微喷灌等机械，幼树期需要打药机、微喷灌等机械，盛果期需要打药机、微喷灌、疏花疏果机、整形修剪机、收获平台、开沟施肥机等机械，不同生长时期对相同机械的需求也不同。
5.2 适用性评价指标
5.2.1 土地整理机械
可操作性、舒适性、稳定性、配套动力功率、地形适应性、工作效率、经济性、可维护性、土壤耕作深度。
5.2.2 种植机械
可操作性、舒适性、稳定性、配套动力功率、地形适应性、工作效率、经济性、可维护性、土壤耕作深度、树种适应性。
5.2.3 植保机械
可操作性、舒适性、稳定性、配套动力功率、地形适应性、工作效率、经济性、可维护性、防治效果、雾化效果、操作人员安全性。
5.2.4 水肥机械
可操作性、舒适性、稳定性、配套动力功率、地形适应性、工作效率、经济性、可维护性、肥料适应性、树形适应性。
5.2.5 收获机械
可操作性、舒适性、稳定性、配套动力功率、地形适应性、工作效率、经济性、可维护性、树种适应性、树形适应性、好果率。
5.2.6 花果管理机械
可操作性、舒适性、稳定性、配套动力功率、地形适应性、工作效率、经济性、可维护性、树种适应性、树形适应性、花果分布情况、产量。
5.2.7 整形修剪机械
可操作性、舒适性、稳定性、配套动力功率、地形适应性、工作效率、经济性、可维护性、树种适应性、树形适应性、枝条切削度、修剪反应(枝条生长情况、成花能力)、产量。
5.2.8 果园枝条处理机械
可操作性、舒适性、稳定性、配套动力功率、地形适应性、工作效率、经济性、可维护性、枝条粗度适应性。