我國油茶果機械化采摘設備研究現狀及思考

基金項目:國家自然科學基金項目(51305180);江西省科技計劃項目(20141BBF60057)

2009 年 11 月初，由國務院批準頒布、國家發改委、财政部、國家林業局聯合出台了《全國油茶産業發展規劃(2009—2020 年)》，預計到 2020 年我國油茶産量将達到250 多萬 t。油茶是我國南方特有的植物，油茶産業的發展進步與脫貧攻堅、鄉村振興緊密相關。目前，在油茶産業的發展中遇到了多種問題，如油茶種植方面優良品種的選育問題;油茶産業經營的規模化、專業化問題;油茶果果樹栽培方式暫沒有做到農機農藝的結合，油茶果的機械化采收未能解決等。其中，油茶果收獲困難一直是油茶規模化發展的瓶頸。

油茶果的采摘收獲一般在每年10 月中旬左右，且收獲期較短。成熟後的油茶果要及時采收，否則油茶果将會脫離果柄掉落在地面，如遇降水等氣候問題，未能及時撿拾将大幅降低油茶果的産量。油茶果花果同期的生長特性是影響油茶果機械化采摘的另一關鍵問題，主要表現在油茶果成熟後，花苞和果實同時存在且花苞易損傷和掉落，機械裝置的碰撞和采摘很容易造成油茶果花苞損傷，花苞一旦損傷将會大幅降低下一年的油茶果産量。針對上述采摘難題，我國部分科研院所研制出了相關采摘樣機。本文主要介紹我國目前油茶果采摘半機械化、機械化的發展現狀，分析我國未來油茶果采摘機械化的發展趨勢。

1 油茶果采摘機械化設備發展現狀

1. 1 便攜式采摘設備

為實現油茶果半機械化采摘，羅時挺等 設計了一種齒梳撥刀式油茶果采摘裝置。如圖 1 所示，該機構通過拉動撥刀對齒梳中的油茶果造成沖擊，當沖擊力大于油茶果臨界脫落力時，油茶果脫落，完成采摘。通過試驗發現該采摘設備操作較為方便簡單，但該設備整體質量過大，手持操作較為困難，其采摘效率也較低。

圖 1 齒梳撥刀式油茶果采摘裝置

1. 2 振動式采摘設備

程學良等 基于 ProE 設計了一種振動式油茶果采摘機，對油茶果振動采摘系統運動特性進行了研究，主要分析了隔振裝置參數對采摘系統的影響與在不同夾持高度下采摘系統的運動特性，但未進行試驗驗證，其方案可行性有待進一步研究。

李贊松 設計了一種振動式油茶果采摘試驗台，試驗台如圖 2 所示。通過柴油機帶動曲柄滑塊機構進而帶動激振機構進行運動，通過激振機構對油茶果樹枝進行拍打，完成油茶果的采摘。該采摘機忽略了拍打過程中對油茶花苞造成的損傷，因此即便具有較好的油茶果采摘率，但會嚴重降低下一年油茶果的産量。

圖 2 振動式油茶果采摘試驗台

1. 3 齒梳式油茶果采摘機

中南林業科技大學李立君教授團隊對于油茶果的機械化采摘研究較早，取得了一些成果。其中最為典型的就是齒梳式油茶果采摘機 ，齒梳式油茶果采摘機如圖 3 所示。采摘機主要由采摘機構、吸料系統等組成，可以完成采摘和收集兩項工作。該采摘機相對于半機械化采摘設備大幅提升了采摘效率，但花苞損傷問題依舊存在且很難對生長在樹枝裡層的油茶果進行采摘，而且針對目前我國油茶樹的種植密度來看，該采摘機整體尺寸較大，其在林間作業難度較大。

圖 3 齒梳式油茶果采摘機

1. 4 旋轉式油茶果采摘執行器

饒洪輝等設計了一種電動膠輥旋轉式油茶果采摘執行器，通過試驗研究得出該采摘機構在合适的試驗參數下，油茶果采摘效果較好且花苞損傷較小。該采摘機采用電機驅動，節能環保，但油茶果采摘機需要在戶外長時間工作，且油茶果收獲期較短，因此該機構的實用性有待進一步驗證。

2 油茶果機械化采摘設備發展的思考

2. 1 機械化采摘存在的問題

(1)國外大型采收設備雖然智能化程度較高，但不适合我國丘陵山區地帶。

(2)目前我國國内推廣的林果采收設備數量較少，主要以輔助作業平台為主，勞動強度依然較大。

(3)由于我國一直實行家庭聯産承包責任制，導緻林果的規模化種植面積較少。各果樹種植戶之間分散經營，栽培方式沒有達到園藝化要求。林業機械科技工作者研制的部分采收設備雖然采摘效率較高，但是面對較為多樣的栽培方式，采摘設備也難以使用。

2. 2 油茶果機械化采摘需具備的條件

(1)我國目前的油茶種植面積較廣，種植密度大。因此，要實現油茶果機械化采收，首先就要實現園藝化栽培，其次油茶的種植要達到到規模化，建立相應的油茶産業專業合作社，統一栽培，統一管理。

(2)提出合理的果園栽培方式，農具與農藝相适應具有重要意義。我國油茶園藝化理想的栽培油茶株行距約為 4 m ×4 m，合适的株距是保證機械化采摘設備順利工作的前提。

(3)基于筆者所在團隊近幾年對油茶果采摘設備的研究發現，理想的油茶樹樹枝應成層狀分布，這樣能夠使采摘設備在提高采摘率的同時，有效地減少油茶果花蕾的損傷。

2. 3 油茶果機械化采摘發展趨勢

2. 3. 1 采收一體化

從我國目前一些科研機構研制的油茶果采摘機來看，大部分都隻針對采摘這一環節，忽略了油茶果的收集環節或者沒能達到采收一體化。采摘後的油茶果如果不能靠機械化設備及時采收，就需要人工拾撿，這樣即使提高了油茶果采摘效率，也為後續油茶果的收集造成困難。因此，今後的油茶果采摘機應該不僅能夠完成油茶果的采摘，還應具備相應的收集能力。

2. 3. 2 智能化

由于油茶果花果同期的特性，傳統的機械設備很難避免損傷油茶果花蕾。因此，今後的油茶果采摘設備可運用機器視覺等技術精确識别油茶果和油茶花蕾，做到精準采摘，從而有效避免損傷花苞。

2. 3. 3 便攜化

我國部分丘陵山區地帶種植的油茶經營分散，很難進行規模化發展，因此今後的機械化采摘設備也需包括低成本的輕巧便攜設備，滿足個體農戶的采摘需求。

3 結論

近年來，在我國農業科技工作者的共同努力下研制出了一系列油茶果采摘設備，彌補了我國林果采收設備中油茶果采摘設備的空白，但我國油茶果機械化采摘難題還未能真正解決，油茶果機械化采摘有待進一步研究。

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