杨伟博 ，赵 旭 ，杨文娟

（第一拖拉机股份有限公司大拖公司，河南 洛阳 471004）

0 引言

2022 年，我国农作物耕种收综合机械化率已超过72%。然而，果园类的相关机械产品受其特殊环境的影响发展较为缓慢，机械化程度不高，大量果农劳动强度大[1-2]。

我国林果种植面积大，2019 年种植总面积约为1.67 亿亩[3]。同时，林果也面临着比粮食作物更为复杂的种植环境，在平原、坡地、丘陵、山地均有分布。

目前，平原地区果园种植所用的动力机械以大棚型或窄轮距轮式拖拉机为主，作业内容多为除草、喷药、辅助运输等[4-6]。西南等区域的林果种植多样且多在丘陵、坡地、山区，地方政府对林果业发展的预期及支持力度较大。例如，四川省明确提出2022 年川果的综合产值要达到1 000 亿元，并且对宜机化改造相关的田间道路、田块的长度宽度及平整度提出了要求。为了满足果园机械的需求，各大生产企业和研究院所均对此进行了相关生产和研究[7-10]。

因丘陵、坡地、山区的地形或地貌限制，对大棚型或窄轮距轮式拖拉机在当地的适应性和符合需求的果园机械进行农艺研究，对于果园机械的系列开发具有重要意义。

1 几种典型的果园农艺

1.1 柑橘农艺

对四川西充县天马农业示范园区进行考察，该种植园面积共1 000 余亩，属于当地较为规范的种植基地，实行矮化柑橘种植的典型模式。园区地形环境以坡地为主，大片平地块较少。

该园主要种植作业为施肥、喷药、割草、套袋、采摘。矮化柑橘成长期为3~5 年，寿命长达七八十年。种植密度为行距3 m，株距2 m，植株高度在1.2 m以上；该农业示范园区以外的有些区域为行距5 m，株距3 m。由于当地雨量丰沛，需在地块周边留出排水沟，同时每两行植株需开沟排水，地面种草或铺设地膜，用于土壤保湿，柑橘种植园如图1 所示。

图1 柑橘种植园

园区设有泵房，在地头预埋管路用于输送药液，工作人员可带着喷管小车连接预设管路后进入园地进行喷药作业。该园区种植模式未在地块周围留出机耕道或调头空间，仅在道路与地块间的排水沟上局部搭建水泥板，以便工作人员及机具进入，柑橘种植园具体场景如图2 所示。目前，柑橘种植机械化率较低，园区方曾在欧洲寻找用于该农艺的机械，但未找到合适产品。

1.2 柠檬农艺

重庆潼南地区具有柠檬种植模式的代表性，当地地形较为平整，目前作业主要是人工喷除草剂、农药及剪枝作业。种植行距3 m，株距4 m，植株高度可达2 m。地面覆膜，地块四周及每两行设置有排水沟，地块与道路间设置单块水泥板供人员进出，柠檬种植园如图3所示。

图3 柠檬种植园

柠檬树3 年长成开始结果，挂果后部分树枝垂地，但园地空间狭窄，园内蚊虫较多，部分区域枝叶繁茂，人员进出存在较大障碍；除草剂使用时间长了会造成土地板结，且容易造成柠檬果树寿命缩短，需要机械割草以提升果树寿命。

1.3 葡萄农艺

西昌凉山州的葡萄种植为大棚模式，由于地处大凉山区，耕地资源稀缺，粮食作物种植收益低，因此当地以种植高收益的经济作物为主，其中葡萄种植较为普遍，主要种植品种有克伦生、阳光玫瑰、蓝宝石。

当地葡萄种植面积共计14 万亩，其中10 万亩为散户种植，种植模式相对固定，均为大棚种植，主要种植步骤为开沟、起垄、培土、施肥、喷药作业。葡萄种植3年挂果，行距1.8 m，株距1 m，下部0.7 m内枝叶修剪干净，植株下部有滴灌用管路，葡萄植株下部空间如图4 所示，果园设置有蓄水池，可用于施肥浇水。大棚架子高度为2 m（老式1.8 m），采用金属管框架，顶部采用塑料覆膜，四周有金属网及尼龙网，大棚使用寿命可达5 年。由于土地租金高，种植密度相对较大，个体种植户喷药作业主要依靠人工完成。

图4 葡萄植株下部空间

当地有顶呱呱1GZL-107 履带管理机，如图5 所示。该机型采用25 马力单缸柴油机、平履带底盘，可遥控操作实现原地转向，整机带机具后长度3 m，宽度1.1 m，高度0.7 m，部分规模化经营的果园行距达到2 m，可以进行作业。

图5 顶呱呱1GZL-107履带管理机

1.4 苹果农艺

研究小组考察了位于洛宁上戈镇的洛宁超越农业有限公司种植基地，该基地种植了面积达10 000亩的矮化苹果，如图6 所示，果园机械主要从事的作业内容有除草、喷药及平台牵引等。

图6 洛宁超越农业有限公司种植园

该公司矮化苹果种植技术从欧美等国家引进，且矮化砧木已实现国产化，该种植技术要求果树行距为3.5 m，植株间距为1 m，为保证通风，每行总长度不宜超过200 m，每行果树每隔9 m 设置有水泥柱或金属管，拉上钢丝用于固定果树，两头拉有地锚固定立柱。果园上方覆盖防护网，网高3.7 m，主要用于防止冰雹及鸟类损坏苹果，矮化苹果种植模式如图7 所示。同时，园区设置有泵房，可采用滴灌技术对果树进行灌溉，肥料使用效率是传统种植技术的3 倍，在地头留有6 m机耕道可供果园机械调头。

图7 矮化苹果种植模式

目前，该基地使用的主要机型为纽荷兰T4.85F果园型拖拉机，如图8 所示，同时采购了中国一拖生产的东方红LX804F、MF904 等机型。主要作业为喷药和除草，该基地喷药作业采用牵引式2 000 L弥雾机，一次可完成两行喷药作业，病虫害防治、落花、疏果等作业均可通过喷药作业进行；另需要配套割草机，为保水保肥，两行果树中间种植有草坪，需定期对草坪进行修整，修剪后草坪高度留有10 cm。由于果园基地有较多山地、坡地，目前果园拖拉机可基本满足机械化作业要求，但由于山地地形复杂，对驾驶员招聘有难度，因而当地对无人驾驶产品有较强的需求。

图8 纽荷兰T4.85F果园型拖拉机

2 林果类机械的农艺适应性

果园种植模式在机械化普及方面的需求以施肥、打药、割草、辅助采摘等作业为主，因此果园机械的引入应以上述作业需求为主。可以适应果园作业的机械主要分为林下机械和果园拖拉机两种类型。

2.1 林下机械

林下机械主要可应用于种植密度大、山地地形复杂的果园场景，目前常见的林下机械有微耕机、遥控履带作业机等，其产品特点以小型化、便携化为主。微耕机可满足上述典型种植的除草、开沟等作业，但劳动强度大，安全防护装置差。遥控履带拖拉机可以满足上述种植的旋耕、开沟等作业，在产品可靠性提升后可进行推广。

喷施除草剂及林下的叶面喷药作业以人工喷药设备为主，如图9 所示，但该设备劳动强度大、工作环境危害性大，作业效率仍然较低；柑橘、柠檬、苹果可以使用小型履带拖拉机喷药，如图10 所示，由于该机械需要人工近距离操作，同样存在工作环境危害性大的问题。近年来，无人机喷药作业开始兴起，但由于无人机只能在植株上部进行喷药作业，不能实现喷施除草剂及对林下的叶面喷药，作业效果不能满足种植需要。

图9 人工喷药设备

图10 履带喷药机

林果采摘及运输作业以人工为主，可采用辅助设备，目前市场上销售的机械有小型履带拖拉机配套采摘平台及轨道运输车，如图11 所示，可降低采摘及转运的工作强度，但小型履带拖拉机配套采摘平台因川渝地区林果种植区域的宜机化改造滞后目前尚处于推广阶段。

图11 采摘平台及轨道运输车

2.2 果园拖拉机

拖拉机是果园中的重要机械，大量作业机具仍然需要拖拉机作为动力源来进行工作。在通用型轮式拖拉机基础上开发的大棚型或窄轮距型拖拉机，可以满足平原、丘陵地区一般果园的除草、开沟、喷施除草剂及林下的叶面喷药作业，该类型作业对拖拉机最基础的要求为：驾驶室密封性要好，拖拉机的外廓尺寸（长度、宽度、高度）和转弯半径小。

利用果园拖拉机配套相应的除草、喷药机械进行作业，可使作业效率大大提升；同时，除草效果稳定、喷药雾化效果好，对作业人员工作环境也有较大改善，是未来林果种植机械化的发展方向。但基于国内果园农艺的现实，同时还需对果苗、砧木进行优化，对种植模式进行宜机化改造，综合提升种植水平。

3 果园拖拉机的开发

3.1 政策导向

目前，国家对于林果类经济作物的支持力度不断加大，林果类机械在未来会成为农机行业新的增长点。丘陵山地的林果种植品种多、种植农艺各异，很难统一，宜机化程度很低，机械化作业率也低。果园机械推进土地宜机化改造是前提，应同时充分发挥国家支持龙头企业的示范作用，让龙头企业按照作物门类配套适应农机具，实现机械化作业，以龙头企业示范推广作用为契机，对拖拉机产品进行推广。

3.2 发展方向

3.2.1 果园拖拉机的结构特点

在果园机具的研发方面，应该结合农艺特点，拖拉机本身结构应具有以下几个方面的特征：

1）根据果园种植行距，果园机械的设计需要结构紧凑、外形小巧，消声器、空滤等部件多采用仿形设计，避免对植株造成伤害。

2）采用超级转向前桥技术，转向半径小、机动性能好。

3）整机人机工程及操控系统布置合理，采用结构紧凑的封闭驾驶室，密封性好，可以防止药雾对驾驶员的伤害。

4）具有前PTO、前悬挂装置，可以在前部带除草机，后部带喷药机，一次性完成作业。

5）由于山区维修条件限制，应选择成熟、可靠性高的传动系进行配套，同时应保证易于维修。

6）山地、丘陵地区爬坡角度最高可达35°，全履带或前轮后履车型具有优势，可同步进行底盘或履带总成的配套。

3.2.2 系列化开发

在果园拖拉机结构满足以上几点以外，应当综合考虑实际需要，对果园拖拉机进行系列开发，以满足不同地貌对拖拉机的需求。

1）对照国际标准，通过转化等手段建立并完善果园型拖拉机产品设计指导标准和验收技术条件，建立行业入门门槛规则，减少无序竞争导致的产品品质低劣和公共资源浪费的情况。

2）在国内农机龙头企业产品现有的成熟系列平台的基础上，依靠自身研发能力，结合农艺需求趋势分析，进行整机结构重组和优化，借助原始产品本身具备的功能优势（如系列化、整机配置、挡位分布、功率强度储备等），采取“短、平、快”的方式实现对现有产品格局的冲击，打破行业技术停滞不前的局面，带动其向前发展，对于企业也可以实现新产品收益的快速增效。

3）对于专业型平台，在相关研发经验积累的基础上，借鉴国外同类产品的先进设计理念，以功率段确立纵向发展思路，以功能细分确立横向发展思路。在22 kW~88 kW（30~120马力）区间内合理划分产品各区段，实现功率段的系列化覆盖。同时，针对其中每个产品平台，结合国内成熟果园农艺或区域性、个性果园产品需求，通过产品结构的局部模块化匹配调整，实现包括普通农业型产品在内的由结构功能区分的系列化产品开发。

4）针对国内不同区域和不同果园类型，结合其地质地形条件、种植模式、园艺要求、工况条件等不同需求，依据产品用途进行整机结构细分，在保证整体结构通用性的前提下，通过模块化的选装或调整，实现细分区域市场所需求的产品开发。

5）鼓励并合理引导下游产业的产品同步分化，逐步形成与果园拖拉机整机相匹配的专用型发动机、传动系、液压零部件、覆盖件、驾驶室、轮胎轮辋产品，形成农机领域新的系列化产业链条和经济增长点。

6）进入该领域的相关农机企业和下游产业在进行自主产品平台搭建的同时，应同步进行自身知识产权保护屏障的搭建。

4 小结

综上所述，本文通过对林果类经济作物的农艺情况进行调研，讨论了不同经济作物的农艺特点。同时，结合不同的农艺特点，指出了目前果园拖拉机存在的问题，给出了果园拖拉机未来的发展方向，为果园机械的后续开发提供了一些理论支撑。