我国油茶果机械化采摘设备研究现状及思考

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我国油茶果机械化采摘设备研究现状及思考

油茶种植现状及高产栽培技术

刚采摘的油茶果，多少斤可以晒一斤干油茶籽

李昕的发表论文情况

一、我国油茶果机械化采摘设备研究现状及思考

我国油茶果机械化采摘设备研究现状及思考

基金项目:国家自然科学基金项目(51305180);江西省科技计划项目(20141BBF60057)

2009 年 11 月初，由国务院批准颁布、国家发改委、财政部、国家林业局联合出台了《全国油茶产业发展规划(2009—2020 年)》，预计到 2020 年我国油茶产量将达到250 多万 t。油茶是我国南方特有的植物，油茶产业的发展进步与脱贫攻坚、乡村振兴紧密相关。目前，在油茶产业的发展中遇到了多种问题，如油茶种植方面优良品种的选育问题;油茶产业经营的规模化、专业化问题;油茶果果树栽培方式暂没有做到农机农艺的结合，油茶果的机械化采收未能解决等。其中，油茶果收获困难一直是油茶规模化发展的瓶颈。

油茶果的采摘收获一般在每年10 月中旬左右，且收获期较短。成熟后的油茶果要及时采收，否则油茶果将会脱离果柄掉落在地面，如遇降水等气候问题，未能及时捡拾将大幅降低油茶果的产量。油茶果花果同期的生长特性是影响油茶果机械化采摘的另一关键问题，主要表现在油茶果成熟后，花苞和果实同时存在且花苞易损伤和掉落，机械装置的碰撞和采摘很容易造成油茶果花苞损伤，花苞一旦损伤将会大幅降低下一年的油茶果产量。针对上述采摘难题，我国部分科研院所研制出了相关采摘样机。本文主要介绍我国目前油茶果采摘半机械化、机械化的发展现状，分析我国未来油茶果采摘机械化的发展趋势。

1 油茶果采摘机械化设备发展现状

1. 1 便携式采摘设备

为实现油茶果半机械化采摘，罗时挺等 设计了一种齿梳拨刀式油茶果采摘装置。如图 1 所示，该机构通过拉动拨刀对齿梳中的油茶果造成冲击，当冲击力大于油茶果临界脱落力时，油茶果脱落，完成采摘。通过试验发现该采摘设备操作较为方便简单，但该设备整体质量过大，手持操作较为困难，其采摘效率也较低。

图 1 齿梳拨刀式油茶果采摘装置

1. 2 振动式采摘设备

程学良等 基于 ProE 设计了一种振动式油茶果采摘机，对油茶果振动采摘系统运动特性进行了研究，主要分析了隔振装置参数对采摘系统的影响与在不同夹持高度下采摘系统的运动特性，但未进行试验验证，其方案可行性有待进一步研究。

李赞松 设计了一种振动式油茶果采摘试验台，试验台如图 2 所示。通过柴油机带动曲柄滑块机构进而带动激振机构进行运动，通过激振机构对油茶果树枝进行拍打，完成油茶果的采摘。该采摘机忽略了拍打过程中对油茶花苞造成的损伤，因此即便具有较好的油茶果采摘率，但会严重降低下一年油茶果的产量。

图 2 振动式油茶果采摘试验台

1. 3 齿梳式油茶果采摘机

中南林业科技大学李立君教授团队对于油茶果的机械化采摘研究较早，取得了一些成果。其中最为典型的就是齿梳式油茶果采摘机 ，齿梳式油茶果采摘机如图 3 所示。采摘机主要由采摘机构、吸料系统等组成，可以完成采摘和收集两项工作。该采摘机相对于半机械化采摘设备大幅提升了采摘效率，但花苞损伤问题依旧存在且很难对生长在树枝里层的油茶果进行采摘，而且针对目前我国油茶树的种植密度来看，该采摘机整体尺寸较大，其在林间作业难度较大。

图 3 齿梳式油茶果采摘机

1. 4 旋转式油茶果采摘执行器

饶洪辉等设计了一种电动胶辊旋转式油茶果采摘执行器，通过试验研究得出该采摘机构在合适的试验参数下，油茶果采摘效果较好且花苞损伤较小。该采摘机采用电机驱动，节能环保，但油茶果采摘机需要在户外长时间工作，且油茶果收获期较短，因此该机构的实用性有待进一步验证。

2 油茶果机械化采摘设备发展的思考

2. 1 机械化采摘存在的问题

(1)国外大型采收设备虽然智能化程度较高，但不适合我国丘陵山区地带。

(2)目前我国国内推广的林果采收设备数量较少，主要以辅助作业平台为主，劳动强度依然较大。

(3)由于我国一直实行家庭联产承包责任制，导致林果的规模化种植面积较少。各果树种植户之间分散经营，栽培方式没有达到园艺化要求。林业机械科技工作者研制的部分采收设备虽然采摘效率较高，但是面对较为多样的栽培方式，采摘设备也难以使用。

2. 2 油茶果机械化采摘需具备的条件

(1)我国目前的油茶种植面积较广，种植密度大。因此，要实现油茶果机械化采收，首先就要实现园艺化栽培，其次油茶的种植要达到到规模化，建立相应的油茶产业专业合作社，统一栽培，统一管理。

(2)提出合理的果园栽培方式，农具与农艺相适应具有重要意义。我国油茶园艺化理想的栽培油茶株行距约为 4 m ×4 m，合适的株距是保证机械化采摘设备顺利工作的前提。

(3)基于笔者所在团队近几年对油茶果采摘设备的研究发现，理想的油茶树树枝应成层状分布，这样能够使采摘设备在提高采摘率的同时，有效地减少油茶果花蕾的损伤。

2. 3 油茶果机械化采摘发展趋势

2. 3. 1 采收一体化

从我国目前一些科研机构研制的油茶果采摘机来看，大部分都只针对采摘这一环节，忽略了油茶果的收集环节或者没能达到采收一体化。采摘后的油茶果如果不能靠机械化设备及时采收，就需要人工拾捡，这样即使提高了油茶果采摘效率，也为后续油茶果的收集造成困难。因此，今后的油茶果采摘机应该不仅能够完成油茶果的采摘，还应具备相应的收集能力。

2. 3. 2 智能化

由于油茶果花果同期的特性，传统的机械设备很难避免损伤油茶果花蕾。因此，今后的油茶果采摘设备可运用机器视觉等技术精确识别油茶果和油茶花蕾，做到精准采摘，从而有效避免损伤花苞。

2. 3. 3 便携化

我国部分丘陵山区地带种植的油茶经营分散，很难进行规模化发展，因此今后的机械化采摘设备也需包括低成本的轻巧便携设备，满足个体农户的采摘需求。

3 结论

近年来，在我国农业科技工作者的共同努力下研制出了一系列油茶果采摘设备，弥补了我国林果采收设备中油茶果采摘设备的空白，但我国油茶果机械化采摘难题还未能真正解决，油茶果机械化采摘有待进一步研究。

一、油茶种植现状及高产栽培技术

对油茶种植现状及高产栽培技术，总结了油茶高产栽培技术的应用要点。从油茶种植实际来说，若想实现高产栽培，必须从育苗到栽植的全过程做好严格的把控，做到精准施肥、合理灌溉、科学管护，最大程度上保障种植的效益。

近年来，油茶产业快速发展，种植面积不断增加，获得了不错的成效。因为油茶果实经过提取之后能够获得高质量的食用油，产品不含胆固醇以及黄曲霉素，具有较强的保健功效。长期食用，可有效预防血管硬化和冠心病等，因此，市场需求量不断扩大。
以湖南省为例，其为我国油茶的中心栽培区域。截至2017年底，湖南油茶林总面积达2092.2万亩，茶油年产量29.1万吨，产值350亿元。湖南油茶种植面积、茶油产量和产值均居中国第一。但湖南油茶种植也面临着产量少和产量低等困难，影响着油茶产业的发展。基于此，湖南省积极开展油茶培育工作，加大高产栽培技术的研发，积极改造低效林，获得了不错成效，现结合具体实践进行分析。

1 湖南省油茶种植现状
从湖南省油茶产量层面来说，在过去一段时间内油茶林处于平均产量少、产量低并且不稳定的状态。丰产林不过15%，低产林面积很大。湖南省各市（州）油茶种植情况年鉴如下：衡阳，油茶面积340.05万亩;油茶面积占总面积比重17.57%;油茶籽产量194074吨。株洲，油茶面积215.1万亩;油茶面积占总面积比重11.11%;油茶籽产量92073吨。永州，油茶面积305.55万亩;油茶面积占总面积比重15.63%;油茶籽产量85834吨。常德，油茶面积195.5万亩;油茶面积占总面积比重10.10%;油茶籽产量66267吨。郴州，油茶面积197.4万亩;油茶面积占总面积比重10.20%;油茶籽产量58901吨。长沙，油茶面积137.25万亩;油茶面积占总面积比重7.09%;油茶籽产量36828吨。
2 油茶高产栽培技术的应用总结

2.1 推广应用测土配方施肥技术
从油茶种植实践来说，推广应用测土配方施肥技术，能够有效提高施肥管理水平，对提高油茶种植的科学水平，有重要的意义。基于林学和植物矿质营养学以及土壤肥料学，提出了油茶配方施肥方案，肥料的作用如下：一是提高肥料的利用率，科学合理减少肥料的使用量，在节约成本的同时，实现对面源污染的有效防控。二是结合使用速效肥和缓效肥，肥料的养分能够快速被油茶吸收以及利用。同时，肥料的有机养分降解时间比较长，而且淋溶流失很小，可以为油茶作业整个生产周期提供全面的营养[1]。三是经过改良以及熟化的土壤，同时提供微生物和有机质等，提升了种植土壤的水平，为油茶提供良好的生产条件，保证其能够高产。
2.2 优选良种
从油茶造林的实际来说，必须要优选良种。选用本地优良油茶品种和能够达到造林要求的品种。在种植实践中多选择湘林系列1、4、27等，同时做好初植密度的把控，通常来说控制为100株～120株/667m2，对于株行距控制为2m×3m;种植时若发现没有成活的幼苗，要及时进行补植。

2.3 林地的选择
若想实现高产栽培的目标，必须要做好林地选择的把控。油茶的适应生长范围比较广，即使是低山丘陵区域也能够栽植，适合油茶复合经营。在选择时要依据油茶生长的特性，按照其对环境条件的基本要求来选择。若想要打造丰产林，必须选择土层深厚而且疏松肥沃的土壤，且为排水条件较好的红壤土和黄红壤土以及山地黄壤土。将土壤的pH值控制为4.5～6.5;种植地的坡度要小于25°。阳坡种植地块更适宜油茶栽培，建议优选。在开展造林作业前，必须要做好残留木和杂灌等工作。对于种植地进行整地处理，运用穴垦整地的方式或者梯带式整地[2]。在油茶苗栽植穴的制作时，可以沿着等高线以“品”字形排列，完成挖穴作业后回填表土，使用堆肥和饼肥等，作为土壤基肥，按照2500～3000kg/667m2的使用量标准施用，同时施加配方肥，为油茶提供全面的养分支持。

二、刚采摘的油茶果，多少斤可以晒一斤干油茶籽

三斤可以晒一斤干茶籽，一百斤干茶籽柞二十二斤油。从茶籽中提取茶油，基本上是采用压榨法。中国农村传统的榨油工具为木榨机，劳动强度大，出油率低。它将逐渐被液压机和螺旋机所代替。

蒸炒的目的是把生料变成熟料，使料坯颜色加深，处于最适宜油分流出的状态，是压榨前一道关键性的工序。

传统的蒸炒是用木甑蒸和铁锅炒。生料先经蒸汽或喷水湿润后再炒，叫“湿蒸炒”；不经湿润就炒，叫“干蒸炒”，一般以“湿蒸炒”为好，蒸炒时的水分和温度，因使用的机械类型不同而不同。

扩展资料：

油茶品种较多，果实成熟期一般在10—11月上旬，成熟果实有如下特征：茶果色泽鲜艳、发红或发黄、呈现油光，果皮茸毛脱尽，果基毛硬而粗，果壳微裂，籽壳变黑发亮，籽仁现油。

茶果成熟即应及时采收。不同品种的茶果应先熟先采，后熟后采，随熟随采；同一品种的成熟茶果，也应在近7天内采完。采回的茶果应放在室内堆沤6—7天，让茶籽起后熟作用，增加油分。

抓紧晴天，摊开翻晒，晒3—4天后，茶果自然开裂，多数果的茶籽能分离，未分离的用人工剥离，然后过筛扬净，断续晒干，一般要晒12天，才能使淀粉和可溶性糖等有机物充分转化为油脂。

三、李昕的发表论文情况

近年来主要发表论文9篇，其中EI收录四篇。
[1] 李昕，张春良，李建. 机械故障诊断技术的发展及其在核机械中的应用. 装备制造技术. 2009(10).
[2]LI Xin, ZHANG Chun-liang, Li, Li-Jun, HU Zhi. Research on Machine Vision in Forestry Pluck System. Advanced Materials Research Vols. 139-141 (2010) pp 2199-2202. EI收录：20110113546145
[3]李昕，李立君，易春峰．基于目标保护的林业机器人视觉系统的研究[J]. 中南林业科技大学学报（自然科学版）, 2011,31(7): 174-178.
[4]李昕，李立君.一种偏好多目标蜂群算法及其在油茶果图像识别中的应用[J]. 计算机应用研究，2012,29(12): 4779-4781.
[5]李立君，李昕，高自成，李庆春，易春峰. 基于偏好免疫网络的油茶果采摘机器人图像识别算法[J]. 农业机械学报2012,43(11): 209-213.
[6]李昕，李立君，李庆春，易春峰，高自成. 基于偏好人工免疫网络多特征融合的油茶果图像识别[J]. 农业工程学报，2012，28（14）：133-137.EI收录：20123515381925
[7]李昕，李立君，高自成，李庆春，易春峰. 基于核聚类的近邻人工免疫网络算法研究[J]. 计算机应用研究，2012，29(7):2464-2466.
[8] 李昕，李立君，高自成，易春峰，李庆春.改进类圆随机Hough变换及其在油茶果实遮挡识别中的应用[J]. 2013,29(1): 164-170.
[9]左二兵，李立君，高自成，李昕，刘银辉. 油茶果采摘机采摘臂工作空间仿真分析[J].中南林业科技大学学报（自然科学版）, 2012,32(7): 174-178.