七、林果业机械化
(一)专业组工作开展情况
1.学术交流活动
2015年8月6日-7日在东北农业大学举办的“中国农业工程学会2015年学术会议”，林果业机械化科技创新专业组多位专家参会，就林果业机械化发展进行了交流探讨，专业组徐丽明教授负责第1分会场“农业机械化与现代农业装备会场”的组织，28位专家学者做了报告，来自全国各个农业机械研究单位的近260人参会，气氛热烈，针对我国现代化农业装备进行了研讨。
2015年9月28日-29日， 林果业机械化科技创新专业组徐丽明教授参加了在北京西郊宾馆举办的“2015 Joint International Conference on Intelligent Agriculture”，学习了国外先进的林果园信息检测和智能化控制技术，与国内外同行进行了技术交流，为研究室后续的工作提供了技术资料。
2015年10月，林果业机械化科技创新专业组刘俊峰教授及其团队成员参加了由中国农业机械流通协会、中国农业机械化协会、中国农业机械工业协会主办的在山东即墨召开的中国国际农业机械展览会等。2015年11月，团队年轻骨干王鹏飞赴捷克Seco集团进行果园割草机械工装设计、生产制造等环节培训学习。
2015年11月8日-14日，林果业机械化科技创新专业组徐丽明教授参加了德国汉诺威的国际农机展，学习了各国先进的农业机械技术和装备，并与技术人员进行了交流;期间，参观了德国著名企业AMAZONE，领略了企业先进的制造技术和管理水平，并参观了德国JKI农科院的果树种植模式和自动化节水灌溉技术。
2015年12月23日，林果业机械化科技创新专业组肖宏儒教授及其团队在江苏省农科院召开“自走式多功能果园空间管理机”方案研讨会，就农业部南京农业机械化研究所承担的果园升降平台项目的实施方案作具体研讨，会议论证采用液压技术实现平台底盘行走、作业平台升降的主体方案，具体论证升降平台与果实堆积空间结构配置、作业平台最大安全作业倾角、动力分配合理性等，保证该机从原理到技术都可行;同时，就所有元器件选型作具体校对，包括马达、柱塞泵、节流阀、分流阀、比例阀等;最后，对方案设计提出改进意见，具体归纳为新增12V直流电源插座，为修剪、授粉、套袋、采摘等作业工具供电，新增作业照明灯，可任意折弯、转动，新增液压制动系统，新增紧急升降装置，新增液压制动紧急解锁装置。
2016年1月9日-10日，林果业机械化科技创新专业组张学军教授及其团队在新疆农业大学组织召开了以林果收后初加工的“农产品产后初加工技术与装备研讨会”，会议得到了自治区科学技术协会的大力支持，自治区科技厅高旺盛副厅长围绕新疆的五大优势，希望加大林果农产品机械推广应用解决生产实际问题。来自农业部规划设计研究院、中国农业机械化科学研究院、浙江大学、江苏大学、甘肃农业大学、塔里木大学、石河子大学、新疆自治区农机局、新疆农垦科学院机械装备研究所、新疆农科院、新疆农业大学等单位共90余人参会。
2016年林果业机械化科技创新专业组杨洲教授及其团队年召开了“果园轻简化机械技术交流会”和“南方特色果园机械技术交流会”，并对荔枝园、香蕉园等南方果园进行了广泛深入的调研。
2016年9-10月，林果业机械化科技创新专业组刘俊峰教授及其团队成员参加了在陕西杨凌召开的“第一届世界苹果大会”，并做了“Research and Application of Key Mechanical Equipment in Modern Orchards”的技术报告，参加了在上海举办的“第三届中国高端农业装备创新高峰论坛”。
2016年9月2日-40日在内蒙乌海举办的“第二十二届全国葡萄学术研讨会”， 林果业机械化科技创新专业组徐丽明教授参加了会议，并做了主题发言“葡萄园3DC-1500行间打草机的研发”，介绍了国内外葡萄的作业相关机械和杂草处理机械，提出“葡萄园实现机械化，是提升整体产业的关键”，与国内葡萄专家400多人进行了交流，并考察了内蒙古汉森酒业集团有限公司、乌海市云飞农业种养科技有限公司、乌海市蒙根花休闲农业园。
2.调研培训
2015年3月27日，林果业机械化科技创新专业组肖宏儒研究员及团队在徐州丰县开展“果园机械现场展示与培训会”，展示已研发产品双链轮果园开沟施肥机、圆盘式果园开沟施肥机、低地隙果园深耕机、双螺旋果园颗粒肥深施机、自走式果园风送植保机。由合作单位盐城市盐海拖拉机制造有限公司工程师开展技术操作培训，参会果农在培训的同时提出功能需求，辅助本团队后期样机改进，本次活动受到徐州当地果农一致好评。
2015年7月26日，林果业机械化科技创新专业组肖宏儒研究员及团队徐州开展“果园机械化管理技术报告会和现场观摩会”，会上林果业机械化科技创新专业组肖宏儒团队在现场作改进后的双链轮果园开沟施肥机、圆盘式果园开沟施肥机、低地隙果园深耕机、双螺旋果园颗粒肥深施机的技术特点和操作培训介绍，重点针对改进后的双螺旋开沟施肥机和新研发的1KG-50多层切削旋耕拌有机肥机样机作具体介绍，这两款机型的研发以及后期完善，改变了现有果园关于颗粒肥和有机肥深施的作业模式，具有重大意义，获得与会专家和果农一致好评。
2015年7月31日，林果业机械化科技创新专业组徐丽明教授和成员，到北京房山丹世青酒庄进行了生产调研、生产需求和洽谈技术需求合作。房山区是北京市新规划的葡萄产区，以酿酒葡萄为主，葡萄酒规模和种植模式正在筹划中。
2015年11月28日-29日，林果业机械化科技创新专业组徐丽明教授参加了在广西桂林的“第十一届全国葡萄病虫害防治技术与经验研讨会”，了解了新形势下的葡萄产业的发展、葡萄病虫害的防治、意大利脱毒苗木的培育等，并考察了广西特色作物研究院的葡萄避雨栽培技术和措施。
2015年12月5日，林果业机械化科技创新专业组徐丽明教授考察了山东寿光市乡韵葡萄园艺场，针对设施葡萄的喷药、修剪和有机肥深施等需求，洽谈了技术合作和研发，并与潍坊市农业局沟通了设施葡萄基地建设事宜。
2016年4月12日-14日，林果业机械化科技创新专业组徐丽明教授到河北昌黎果树所、中粮华夏长城葡萄酒有限公司、耿氏酒堡进行了调研。其中河北昌黎果树所葡萄采用标准化种植，行距3米，株距1米，粘性土壤，便于机械化作业。中粮华夏长城葡萄酒有限公司有5.6万亩的优质酿酒葡萄基地，自建有酿酒设备和产品。种植规范化，地块平整，粘性土壤，目前多时人工作业，急需机械化作业。耿氏酒堡由当地农民耿学刚2001年根据法国家庭式小酒堡模式创建，年产优质葡萄30-50余吨。耿氏酒堡以限量自产酿酒葡萄为原料，由100%纯葡萄汁自然发酵而成，葡萄种植模式比较标准，有篱架式、棚架式等，地块小，适于小型机械化作业。
2016年 5月4日-9日，林果业机械化科技创新专业组徐丽明教授调研了新疆五家渠、阿拉尔、昌吉、石河子等地的林果生产，了解了枣园和葡萄园的种植模式、生产情况和机械化需求，并与新疆农业大学机械与车辆工程学院、石河子大学机电学院的专家进行了交流。
2016年8月9日，林果业机械化科技创新专业组徐丽明教授团队成员调研了北京富通公司的林果园。富通公司有露地栽培的葡萄、苹果、梨、樱桃等，采用现代化的种植模式，多数为人工作业，急需机械化装备。
2016年11月9日-11月11日，林果业机械化科技创新专业组肖宏儒研究员参加2016中国茶业科技年会并赴乐山试验站进行调研。
2016年，林果业机械化科技创新专业组刘俊峰教授及其团队在陕西千阳举办“2016年春季现代果园观摩及栽培技术研讨会”，在山东荣成举办“2016年秋季现代果园观摩及栽培技术研讨会”，在河北保定举办“现代果园机械装备演示观摩会”，2016年12月配合“河北省第五届苹果发展战略研讨会”进行“河北省果园机械发展专题研讨”与果园机械装备演示观摩等。受训对象包括林果业管理部门领导干部、试验站果树专家技术骨干、果业企业大户、果农、农机手、果园机械生产制造企业老板经理、制造工程师和技术工人等。培训内容包括机械园艺技术融合，机械化作业技术与配套，机械化起苗作业和拾苗技术，国内外果园机械发展动态与信息，果园机械选型与使用技术等。主办的各种果园机械演示观摩得到多家媒体关注，2016年8月至12月，先后在保定电视台直播民生、河北电视台农民频道、河北电视台收视指南频道、河北省农业厅官方网站、河北农业大学官方网站、河北农机微信公众号等媒体专题报道。
2016年11月25-28日，林果业机械化科技创新专业组杨洲教授作为“广东省农业智能装备与全程机械化共性关键技术创新团队”首席专家带领团队参加了广州琶洲举行的第七届广东省现代农业博览会，并为参会人员进行前沿技术的交流和解答。
2015-2016年，林果业机械化科技创新专业组坎杂教授及其团队针对红枣、葡萄等林果机械，先后在阿拉尔市举行年度红枣栽培与生产机械化现场演示会、新疆生产建设兵团第二师11团开展红枣机械化采收技术培训、新疆生产建设兵团第五师开展林果机械化作业技术培训、葡萄全程机械化技术培训等。
2015-2016年，林果业机械化科技创新专业组坎杂教授及其团队赴阿拉尔、和田等地红枣、枸杞等林果种植区开展调研工作12次，累计32人次，通过与农机推广站、林业站、塔里木大学、农业局等进行座谈交流，在对南疆矮化密植枣园现有种植模式(1.5+1m)进行分析的基础上，对红枣全程机械化过程中的施肥、收获及后续残枝粉碎还田等提出了建议。赴阿拉尔市红福天枣业有限公司、疏附县西圣果业有限公司、希域农林科技有限公司等疆内红枣加工企业调研和科技服务25人次。与相关企业在红枣深加工、核桃深加工等技术的发展和林果产业链的升级等方面做了深入交流。
2015-2016年，林果业机械化科技创新专业组宋德庆教授及其团队成员赴广西南宁、岑溪、云南德宏、贵州兴义等地考察澳洲坚果种植、收获、初加工装备现状，示范推广澳洲坚果脱皮机、澳洲坚果破壳机，培训6场次，培训人数400余人次;多次赴贵州兴义开展山地芒果机械化需求调研，充分研究了山地芒果机械化的技术难点并形成了初步攻坚思路，为后续的科研合作奠定了基础;多次赴广东徐闻、雷州等地调研香蕉机械化种植、施肥、收获等问题。与现场专家、企业人员、种植农户进行了现场交流与研讨，了解了香蕉种植、施肥、收获等过程中对机械装备的需求与期望。
3.取得成效
2015-2016年，林果业机械化科技创新专业组在农业部农机化司的领导下，紧紧围绕促进林果业农机化科学发展，在苹果、柑橘、葡萄、枣、茶等林果业田园植保、开沟、除草、收获、田间管理、商品化处理等生产环节的机械化持续开展了调研、技术指导、培训、学术交流等活动。
通过学术交流与调研活动，增强了专业组各成员之间的交流，促进专业组工作建设与发展，通过不断的探索和研究，与生产实践密切结合，对林果业机械化现状与发展建立了系统全面了解，为后续开展配套机械装备的研究工作提供了基础支撑;通过持续的科学研究，部分薄弱环节或急需技术化作业技术与装备，如林果园开沟及深施技术、林果园作业底盘与升降作业平台、林果园高效植保技术与装备等，实现了突破。
专业组各成员对自主研发，拥有自主知识产权的技术与装备在生产实践中进行了试验示范和应用，机械化技术越来越受果农认同和采纳，对不同地势不同规模的果园园主对机械的选型有了较明确的认识，果农和农机手对机械的操作技术逐步提升。研发的风送弥雾机、移动植保机、割草机、行间打草机、开沟深施有机肥机、起苗机、辅助作业平台、红枣收获机、残枝粉碎机等果园机械装备已在河北、陕西、山东、宁夏、甘肃、新疆、北京、河南、山西、辽宁等全国多个省市多地区投入应用。
(二)专业领域科技发展情况
1.专业领域科技发展动态
中国是世界第一水果生产国。2014年中国水果栽培面积为1281万公顷，总产量达到27375万吨。林果种植已成为农村经济的重要支柱产业和农民增收的主要来源。林果业生产具有作业环节多、用工量大、劳动强度高等特点，目前，林果业生产主要依靠人工完成作业，随着林果种植规模的不断扩大，繁重的劳动与农村劳动力短缺的矛盾日益突出，急需发展机械化生产。
但林果作业的工作条件和要求比较特殊，果树枝低矮密集，各种果树栽培行距、株距不同，而林果业中辅助栽培、生产管理、采收、后期加工等作业都需要专门的机具。国外发达国家围绕农机农艺融合，实施标准化生产，在林果业生产中的辅助栽培、开沟施肥、植保管理等工作环节实现了机械化，部分林果的采摘也实现了机械化或半机械化作业。以葡萄种植为例，国外葡萄种植主要是法国、意大利、美国等国家，通过标准化的果园建设和管理，目前除鲜食葡萄的人工采摘外，已经实现了机械化作业，而且随着电子技术、控制技术、传感器技术等发展，国外葡萄的生产正朝着信息化、自动化、智能化的技术和装备发展。
由于我国果园作业机械研究起步较晚，果园机械化基础较差，因此果园生产机械化程度与欧美等国家还存在着较大差距。果园耕作、开沟、施肥、盖土作为果园管理的主要措施，一直在不断的完善和改进，逐步趋向合理，已有阶段性的研究成果，可整合性高。近年来，一些果园机械制造商开始重视果园机械的研制，但果园机管理械照搬国外技术的多，结合中国国情、果园地形、种植条件的少;对于单机研究的多，功能单一、成本高、可靠性差，能最终行成产业化的成型设备的研究少;智能化程度低，较少考虑提高技术含量和果园有机化、绿色可持续发展的理念。
在植保管环节，现阶段主要采用手动背负式喷雾器、机动背负式喷雾机作业或人工辅助的大、中型植保机具作业，作业条件差、效率较低，存在农药有效利用率低、农药残留超标且极易造成对果实以及土壤和环境的污染等问题，急需加强对林果园植保机械化技术与装备的推广应用。
在林果采收环节，机械化技术与装备相对薄弱，多数果品的成熟期比较集中，收获时间特别重要，大部分情况下要在离地一定高度收获，收获时既要及时，又要保证果品质量及人、树安全，目前在我国果园劳动基本上以人力劳动为主，劳动强度大，而且对规模较大的果园，仅靠人力很难满足要求;国内有关科研院所和企业围绕红枣、酿酒葡萄、核桃等林果业机械化收获开展了一些技术研究与产品开发，但进展缓慢。
2.主要科研成果
(1)耕整机械
①葡萄行间打草机
针对葡萄行间杂草不清除根部，便于拖拉机进行作业，减轻土壤的压实，研发了3DC-1500葡萄行间打草机，采用高速旋转的打草绳，将地上的杂草枝叶清除，不伤及草根。本机器2015年6月-8月在河北遵化市冀遵葡萄酒业有限公司、山东莒县进行了试验和应用。
②苹果园行间打草机
针对苹果园地表条件和行间杂草生长特点，研发了低地隙拖拉机配套的B1.6/1.8m果园割草机，用于苹果园行间打草机，在河北等地多个果园进行了试验示范。
③林果园避障式根部松土除草机
针对林果园根下杂草的清除和松土作业，研发了林果园避障式根部松土除草技术与装备，采用机械设计、传感技术和液压自动控制技术相结合，自动避让林果植株，清除和松土根部杂草。
④轻型挖穴机械与技术
研发了一种便携式电动挖穴机和轻简型轮式挖穴机，便携式电动挖穴机采用背负式锂电池和无刷直流电机，具有体积小，重量轻，噪音小和无废气排放等特点，可更换不同直径钻头，适合不利于大型机械进入的山区和密植果园施肥等挖穴作业。轻简型轮式挖穴机采用汽油机动力，可装备大直径钻头，结构紧凑，整机重量小，减缓了震动对人体的影响，操作方便，使用灵活，适合不利于大型机械进入的山区和密植果园施肥等挖穴作业，对于不同土质的果园也有较强的适应性。
(2)植保机械
①遥控驾驶型低地隙果园风送植保机
该机是一种通过遥控控制履带自动行走的机动喷雾机，主要原理：通过发动机直接传输到调速行走系统，利用电路控制传动系统调节旋转驱动履带，实现前进、后退、加速、减速、转弯、停止等功能，从而使履带机实现自动行走;喷雾系统也是通过调速系统和电控系统进行工作，风送系统的轴流风机产生强大的气流，将经过供药系统、喷雾系统雾化后的药液雾滴输送到目标，实现喷雾机全方位喷雾作业，从而达到高效防治病虫害的目的。
②低地隙、履带式、窄幅林果园变位喷杆喷雾机
该机升降喷杆离地隙高度1.2～1.8米之间可调，具有重心低，爬坡性能好、转弯半径小等特点，可在林果茶桑园行间行走，广泛适用于林果园小作物植保作业。
③果园自走式在线混药喷杆喷雾机
该机由转向杆、液泵、水箱、喷雾机架、汽油机、传动带、变速箱、传动链、万向传动轴、差速器、在线混药系统等组成。施药车设计了在线混药系统，可以实现在线1∶250～1∶4000的水药混合，同时该系统可以满足一种或两种不同药液的在线混合。研究了在线混药系统的均匀性与稳定性。
(3)开沟施肥机械
①1KG-50多层切削旋耕拌肥机
该机适用于行距为1.5m以上的平地和缓坡果园、茶园、桑园、甘蔗园及其他种植作物的旱地中开沟施肥，用于化肥、复合肥、粉碎后有机肥的使用。作业过程中旋耕碎土、开沟、拌肥一次完成，小时生产率可达400m，解决果园开沟拌肥作业。采用多层旋耕拌肥技术，减少土壤耕作阻力，0-60CM内肥料入土均匀，改善土壤结构，增加封肥力;采封闭式盖板防止土壤肥料抛撒沟外，实现土壤、肥料充分均匀绞拌。亦可单独用于茶、桑、果、甘蔗园中排水、灌溉沟、埋设管道沟和茶树或果树与深林的隔离沟的开设。从而解决因劳力缺乏，无法完成的茶、桑、果园开沟施肥难题。
②小型林果园颗粒肥撒施机
该机能使撒出的肥料在播种地块上均匀分布。其主要由肥料箱和撒播装置构成，采用离心式撒播原理，主要撒播球粒状、滑移性较好的颗粒肥料。减小了作业劳动强度、提高了作业效率和避免作业中人的皮肤直接接触肥料。撒播机还可撒播种子或其他粒状物料等。
(4)作业平台与收获机械
①果园升降管理平台
研发了S-24遥控驾驶型果园空间作业平台和S-12自走式多功能果园升降平台。前者总功率10KW，履带行走动力5KW，具备升降、调平、横移等功能，且分配动力5KW，自适应25度以内果园作业，作业平台配12V或24V直流电源，为高空修剪、套袋、授粉等电器提供电源，另外还可为果园空间施药提供平台。后者总功率为22KW，由机械直联驱动履带行走底盘、调平机构、剪叉升降机构、作业平台横移机构及配套电液控制系统，驾驶平台升降操控系统等组成，后置动力接口，为地面作业机具提供动力;作业平台配12V或24V直流电源，为高空修剪、套袋、授粉等电器提供电源，为果园空间作业提供平台。
平台广泛运用于苹果、梨等果皮易受损伤、不宜贮存的鲜食果品收获。
②适用于矮化密植果园的拍振式红枣收获机
该机具采用汽油机驱动行走、电机驱动作业技术，能实现红枣拍振掉落和收集，成功解决了矮化密植果园果品收获作业的技术难题，填补了该项技术的空白。经测试，该机采收效率高、采净率高、枣树损伤小、适应能力强等特点，可在短时间内完成一颗枣树的采收。
(三)专业组重点建议
1.农机与园艺结合，多学科跨学科协作解决收获问题
我国的林果种植模式复杂品种繁多，还需要更加统一完善地种植模式和品种以便于适用于机械化栽培、管理、收获及初加工。在这一点上应借鉴国外在林果机械这方面研究的经验，通过多学科跨学科研究协作，解决果树的品种、园艺、栽培、种植、收获及初加工等各个方面的问题。
2.加大对薄弱环节、薄弱产业的支持和投入
现在是我国农业机械化发展的重要时期，在农产品价格比国外高、化肥农药高投入/低利用率/高污染的情况下，如何保证国内农产品的供应，在粮食作物机械化水平全面提升的基础上，加大对林果业薄弱环节、特色产业的支持和投入，如向葡萄、热带特色林果、新疆特色林果等产业、有机肥高效利用环节等倾斜，增加“葡萄、热带特色林果、新疆特色林果等标准化种植工艺和机械化技术装备研发与应用”、“智能化有机肥高效利用技术与装备研究”、等，尽快提升薄弱环节、薄弱产业机械化水平，为农业生产的产业升级、农产品质量提升与生产效益提高提供装备支撑。
3.加快标准化林果园建设与推广
统一的标准有利于机械化进程的推进，有利于肃清林果园机械市场，有利于产品获批国家购机补贴，在全国推广，形成有投入、有产出、有市场、有回报的良好发展循环。
