藍(lán)莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備研究進(jìn)展.pdf

第7期占才學(xué)等 藍(lán)莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備研究進(jìn)展4 3 D O I 1 0 1 3 7 3 3 j j c a m i s s n 2 0 9 5 5 5 5 3 2 0 2 5 0 7 0 0 7 占才學(xué) 宋志禹 韓余 等 藍(lán)莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備研究進(jìn)展 J 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報 2 0 2 5 4 6 7 4 3 4 7 7 1 Z h a n C a i x u e S o n g Z h i y u H a n Y u e t a l R e s e a r c h p r o g r e s s o n m e c h a n i z a t i o n t e c h n o l o g y a n d e q u i p m e n t f o r t h e w h o l e p r o c e s s p r o d u c t i o n o f b l u e b e r r y J J o u r n a l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l M e c h a n i z a t i o n 2 0 2 5 4 6 7 4 3 4 7 7 1 藍(lán)莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備研究進(jìn)展 占才學(xué) 宋志禹 韓余 梅松 蔣清海 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所 南京市 2 1 0 0 1 4 摘要 藍(lán)莓是一種種植面積較大的經(jīng)濟(jì)作物 在其種植過程中嚴(yán)重依賴于繁重的人工勞動 存在勞動強(qiáng)度大和勞動成本高 的問題 因此發(fā)展藍(lán)莓機(jī)械化是未來發(fā)展趨勢 基于此 總結(jié)藍(lán)莓機(jī)械化技術(shù)和裝備研究現(xiàn)狀 重點闡述水肥一體化各個 階段的發(fā)展技術(shù)要點 介紹藍(lán)莓采收的技術(shù)難點以及要點 指出機(jī)械振動式 氣力式和采收機(jī)器人等采摘方式的優(yōu)缺點 同時從機(jī)械式和機(jī)器視覺式兩種分選方式對藍(lán)莓機(jī)械化分選進(jìn)行全面分析 指出我國藍(lán)莓機(jī)械化存在種植規(guī)模小和種 植模式多樣的問題 提出我國藍(lán)莓種植機(jī)械化應(yīng)朝小型化 模塊化 電動化 輕簡化發(fā)展 并且對農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相融合 信息化 自主監(jiān)控系統(tǒng)作業(yè) 藍(lán)莓品質(zhì)動態(tài)溯源系統(tǒng) 等發(fā)展趨勢進(jìn)行展望 關(guān)鍵詞 藍(lán)莓 機(jī)械化生產(chǎn) 水肥一體化 機(jī)械化采摘 藍(lán)莓分級 中圖分類號 S 6 6 3 9 S 2 3 3 7 5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2 0 9 5 5 5 5 3 2 0 2 5 0 7 0 0 4 3 0 6 收稿日期 2 0 2 3年1 2月1 8日 修回日期 2 0 2 4年4月2 2日 基金項目 江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金 C X 2 1 2 0 2 8 江蘇省重點研發(fā)計劃 現(xiàn)代農(nóng)業(yè) B E 2 0 2 0 3 1 5 第一作者 占才學(xué) 男 1 9 9 1年生 湖北麻城人 碩士 助理研究員 研究方向為農(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù) E m a i l 5 7 2 7 5 0 9 3 7 q q c o m 通訊作者 宋志禹 男 1 9 8 4年生 山東威海人 碩士 副研究員 研究方向為茶果蔬生產(chǎn)與加工機(jī)械 E m a i l s o n g z y 1 9 8 4 1 6 3 c o m Researchprogressonmechanizationtechnologyandequipmentforthewholeprocess productionofblueberry ZhanCaixue SongZhiyu HanYu MeiSong JiangQinghai NanjingInstituteofAgriculturalMechanization MinistryofAgricultureandRuralAffairs Nanjing 2 1 0 0 1 4 China Abstract B l u e b e r r y i s a k i n d o f c a s h c r o p w i t h l a r g e p l a n t i n g a r e a w h i c h r e l i e s h e a v i l y o n h e a v y m a n u a l l a b o r i n t h e p l a n t i n g p r o c e s s a n d h a s p r o b l e m s o f h i g h l a b o r i n t e n s i t y a n d h i g h l a b o r c o s t T h e r e f o r e t h e d e v e l o p m e n t o f m e c h a n i z a t i o n o f b l u e b e r r y i s t h e f u t u r e d e v e l o p m e n t t r e n d B a s e d o n t h i s t h e c u r r e n t s i t u a t i o n o f b l u e b e r r y m e c h a n i z a t i o n t e c h n o l o g y a n d e q u i p m e n t r e s e a r c h i s s u m m a r i z e d t h e k e y d e v e l o p m e n t t e c h n o l o g y p o i n t s o f e a c h s t a g e o f w a t e r a n d f e r t i l i z e r i n t e g r a t e d a r e e x p o u n d e d t h e t e c h n i c a l d i f f i c u l t i e s a n d p o i n t s o f b l u e b e r r y h a r v e s t i n g a r e i n t r o d u c e d a n d t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f p i c k i n g m e t h o d s s u c h a s m e c h a n i c a l v i b r a t i o n t y p e p n e u m a t i c t y p e a n d h a r v e s t i n g r o b o t a r e p o i n t e d o u t A t t h e s a m e t i m e t h e b l u e b e r r y m e c h a n i c a l s o r t i n g i s c o m p r e h e n s i v e l y a n a l y z e d f r o m t w o k i n d s o f s o r t i n g m e t h o d s m e c h a n i c a l a n d m a c h i n e v i s i o n I t w a s p o i n t e d o u t t h a t t h e m e c h a n i z a t i o n o f b l u e b e r r y p l a n t i n g i n C h i n a h a d t h e p r o b l e m s o f s m a l l p l a n t i n g s c a l e a n d d i v e r s e p l a n t i n g p a t t e r n s a n d t h e m e c h a n i z a t i o n o f b l u e b e r r y p l a n t i n g i n C h i n a s h o u l d b e d e v e l o p e d t o w a r d s m i n i a t u r i z a t i o n m o d u l a r i z a t i o n e l e c t r i f i c a t i o n l i g h t s i m p l i f i c a t i o n a n d t h e d e v e l o p m e n t t r e n d o f a g r i c u l t u r a l m a c h i n e r y a n d a g r o n o m i c i n t e g r a t i o n a n d i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y a u t o n o m o u s m o n i t o r i n g s y s t e m o p e r a t i o n b l u e b e r r y q u a l i t y d y n a m i c t r a c e a b i l i t y s y s t e m w a s f o r e c a s t e d Keywords b l u e b e r r y m e c h a n i z e d p r o d u c t i o n i n t e g r a t i o n o f w a t e r a n d f e r t i l i z e r m e c h a n i z e d p i c k i n g b l u e b e r r y g r a d i n g 0 引言 藍(lán)莓 又名越橘 屬于杜鵑花科 越橘屬植物 其豐 富的營養(yǎng)價值和獨(dú)特的口感 深受消費(fèi)者的喜愛 藍(lán) 莓是一種經(jīng)濟(jì)作物 具有很高的經(jīng)濟(jì)價值 1 2 然而 藍(lán)莓的種植一直以來嚴(yán)重依賴于繁重的人工作業(yè) 從 種植到采摘 再到分選和包裝 這些環(huán)節(jié)都需要大量的 人工作業(yè) 不僅導(dǎo)致了勞動力成本的上升 還制約了大 第4 6卷 第7期 2 0 2 5年7月 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報 J o u r n a l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l M e c h a n i z a t i o n V o l 4 6 N o 7 J u l 2 0 2 5 4 4 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報2 0 2 5年 規(guī)模種植和生產(chǎn)的持續(xù)性發(fā)展 3 4 為了解決這些問題 科研人員積極探索實現(xiàn)藍(lán)莓 生產(chǎn)全程機(jī)械化 全程機(jī)械化技術(shù)和裝備的研究和應(yīng) 用已經(jīng)取得了一些進(jìn)展 為藍(lán)莓生產(chǎn)帶來了新的機(jī)遇 機(jī)械化可以提高生產(chǎn)效率 降低生產(chǎn)成本 減少季節(jié)性 勞動力需求 這一發(fā)展正在改變著全球藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)的面 貌 對農(nóng)業(yè)和食品產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響 全程機(jī)械化是指主要農(nóng)作物生產(chǎn)過程中從制種 耕整地 播種 植保 灌溉 收獲 烘干 秸稈處理等重點 環(huán)節(jié)全部實現(xiàn)機(jī)械化 而水肥一體化 采摘 分選是藍(lán) 莓機(jī)械化種植的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 有助于提高藍(lán)莓的產(chǎn)量和 品質(zhì) 降低成本 提高效率 減輕勞動強(qiáng)度 推動藍(lán)莓產(chǎn) 業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展 本文重點分析藍(lán)莓水肥一體化技 術(shù) 采摘裝備 藍(lán)莓分選技術(shù) 指出我國藍(lán)莓機(jī)械化存 在的問題 提出我國藍(lán)莓種植機(jī)械化的發(fā)展目標(biāo) 1 藍(lán)莓水肥一體化技術(shù)現(xiàn)狀 藍(lán)莓水肥一體化可以同時完成灌溉和施肥作業(yè) 通過精確監(jiān)測 調(diào)控水分和養(yǎng)分的供應(yīng) 滿足藍(lán)莓植株 的生長需求 促進(jìn)果實健康地生長和發(fā)育 從而提升產(chǎn) 量和提高果實品質(zhì) 其次 藍(lán)莓水肥一體化可以使水 肥得到高效使用 5 傳統(tǒng)的施肥方法存在浪費(fèi)大量水 資源和肥料 而此水肥一體化技術(shù)能夠根據(jù)作物需求 精確供給 減少浪費(fèi) 提高資源的使用效率 可以降低 生產(chǎn)成本 同時可以避免過度灌溉和肥料過量施用 可 以減少水的用量和土壤污染 保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)健康 有利 于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)與自然環(huán)境之間的平衡 6 藍(lán)莓水肥一體 化有助于提高產(chǎn)量 優(yōu)化資源利用 保護(hù)環(huán)境 以及提 升農(nóng)業(yè)的競爭力 7 我國的水肥一體化研究經(jīng)歷了多個階段 從早期 的經(jīng)驗積累到現(xiàn)代科技的廣泛應(yīng)用 取得了顯著進(jìn) 展 8 1 早期經(jīng)驗階段 2 0世紀(jì)初至2 0世紀(jì)中期 我國的農(nóng)業(yè)主要依賴傳統(tǒng)經(jīng)驗和技術(shù) 水肥管理相對 粗糙 農(nóng)民通常根據(jù)經(jīng)驗和季節(jié)性需求來灌溉和施 肥 這一階段的研究主要集中在改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和 提高作物產(chǎn)量上 2 科技引入與技術(shù)改進(jìn)階段 2 0世紀(jì)中期至2 1世紀(jì)初 隨著農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步 我 國開始引入更先進(jìn)的水肥一體化技術(shù) 如滴灌和噴灌 系統(tǒng) 以提高灌溉效率 同時 土壤養(yǎng)分管理和植物生 長監(jiān)測系統(tǒng)開始使用 水肥一體化技術(shù)取得較大的進(jìn) 步 3 現(xiàn)代科技大規(guī)模應(yīng)用階段 2 1世紀(jì)初至今 中國的水肥一體化研究進(jìn)入了現(xiàn)代科技大規(guī)模應(yīng)用的 時代 傳感器技術(shù) 自動化灌溉系統(tǒng) 遠(yuǎn)程監(jiān)測和數(shù)據(jù) 實時分析工具得到廣泛應(yīng)用 可以實現(xiàn)精確控制水肥 供應(yīng) 這一階段的研究著重于提高水肥利用效率 減 少環(huán)境污染和提高農(nóng)業(yè)可持續(xù)性 9 魏正英等 1 0 設(shè)計一款灌溉施肥系統(tǒng) 該系統(tǒng)利用 單片機(jī)和變頻技術(shù)可以實現(xiàn)水肥混合液的導(dǎo)電率和酸 堿度的智能控制 減少水肥的浪費(fèi) 降低灌溉成本 尤 蘭婷 1 1 設(shè)計的一種灌溉控制系統(tǒng) 通過智能控制技 術(shù) 可以預(yù)測不同的農(nóng)作物的水肥自動配比 植物可以 得到適宜的養(yǎng)分 節(jié)約肥料和水資源 降低成本 提高 作物質(zhì)量和產(chǎn)量 卞東超 1 2 設(shè)計了一種溫室藍(lán)莓水 肥一體化系統(tǒng) 該系統(tǒng)以P e n m a n M o n t e i t h模型為 基礎(chǔ) 推導(dǎo)了3種以藍(lán)莓溫室環(huán)境信息為基礎(chǔ)的溫室 藍(lán)莓蒸發(fā)模型作為灌溉依據(jù) 通過先進(jìn)的傳感器技術(shù) 自動化技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)測等技術(shù) 可以實現(xiàn)藍(lán)莓高效和 精確的灌溉 藍(lán)莓水肥一體化技術(shù)在國外的發(fā)展歷程經(jīng)歷了多 個階段 最早期 藍(lán)莓種植主要依賴傳統(tǒng)的灌溉和施 肥方法 缺乏精細(xì)化作業(yè) 隨著科技進(jìn)步 智能灌溉系 統(tǒng)被研制出來 提高了水肥利用效率 1 3 近年來 信 息技術(shù) 傳感器技術(shù)和自動化控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用 使 得水肥一體化技術(shù)得到較快的發(fā)展 1 4 以色列是一個沙漠國家 一直以其先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù) 而聞名世界 在藍(lán)莓水肥一體化領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn) 步 以色列的科學(xué)家在智能灌溉 精細(xì)肥料管理 滴灌 技術(shù)和數(shù)據(jù)分析方面進(jìn)行深入研究 使用現(xiàn)代化的灌溉 系統(tǒng)和先進(jìn)的控制軟件 實現(xiàn)高效的水肥管理 確保藍(lán) 莓植株處于最佳的生長條件 1 5 以色列研發(fā)出灌溉施 肥技術(shù)N e t a f i m和B e r m a d舉世聞名 代表著水肥一體 化的發(fā)展方向 1 6 荷蘭在農(nóng)業(yè)方面的研究側(cè)重于高度 的自動化和信息化管理 采用先進(jìn)的溫室和大棚技術(shù) 結(jié)合智能灌溉系統(tǒng) 以實現(xiàn)藍(lán)莓水肥一體化自動化 以 確保藍(lán)莓植株處于最優(yōu)的生長條件 荷蘭的成功經(jīng)驗 為全球藍(lán)莓水肥一體化提供參考 其研發(fā)的P r i v a技術(shù) 和H o r t i M a x技術(shù)舉世聞名 1 7 2 藍(lán)莓采摘裝備研究現(xiàn)狀 藍(lán)莓是一種高附加值的水果 其采摘作業(yè)一直是 勞動密集型的工作 傳統(tǒng)的手工采摘方式效率低下且 勞動強(qiáng)度大 藍(lán)莓采摘機(jī)通常分為機(jī)械振動式 氣力 式和采收機(jī)器人3種 1 8 我國的藍(lán)莓采摘裝備研發(fā)起步比較晚 和發(fā)達(dá)國 家存在著一定的差距 目前我國自主研發(fā)的藍(lán)莓采摘 裝備比較少 隨著近些年來 藍(lán)莓種植面積的逐年增 長 我國開始研發(fā)可靠性高 機(jī)械化程度高和采摘效率 高的藍(lán)莓采摘裝備 郭艷玲等 1 9 設(shè)計了一款矮叢藍(lán)莓采摘機(jī) 可以輕 松通過矮叢植株的根部 實現(xiàn)高效采摘 結(jié)構(gòu)簡單 重 第7期占才學(xué)等 藍(lán)莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備研究進(jìn)展4 5 量輕 減少了對植株的損傷 通過自動化控制 降低人 工勞動成本 提高采摘效率 并確保采摘質(zhì)量 范長勝 等 2 0 設(shè)計了一款基于塑膠指棒擺動的藍(lán)莓采摘機(jī) 其 采用柔軟的塑膠指棒 機(jī)具通過塑膠指棒擺動運(yùn)動 模 擬人工采摘的動作 減少對藍(lán)莓植株和果實的損傷 因 此采摘質(zhì)量較高 通過高度的調(diào)節(jié) 能夠采摘各種高 度藍(lán)莓叢 大幅度地提高采摘效率 降低人力成本 耿 雷等 2 1 設(shè)計了一款牽引式高叢藍(lán)莓采摘機(jī) 采用牽引 式結(jié)構(gòu) 可通過拖拉機(jī)牽引 可以適應(yīng)不同地形藍(lán)莓果 園 通過可調(diào)節(jié)高度的采摘頭采收不同高度藍(lán)莓植 株 具有較高適應(yīng)性和靈活性 通過收集和分選系統(tǒng) 將采摘的藍(lán)莓果實分類和裝箱 從而提高生產(chǎn)效率和 果實質(zhì)量 美國是世界上最早研究藍(lán)莓采摘機(jī)的國家 2 2 目 前藍(lán)莓采摘收獲技術(shù)處于遙遙領(lǐng)先的地位 美國某公 司生產(chǎn)了一種擺動式藍(lán)莓采摘機(jī) 該機(jī)通過擺動機(jī)構(gòu) 的模擬激振效果 模擬出類似于人工采摘的擺動動作 輕柔地接觸藍(lán)莓植株樹枝 減小了果實受到機(jī)械性傷 害 確保采收質(zhì)量 通過集成的高級視覺識別技術(shù) 能 夠精確識別并定位需要采收的藍(lán)莓果實 從而提高采 摘率 擺動式藍(lán)莓采摘機(jī)具通過自動導(dǎo)航和路徑規(guī)劃 功能 以適應(yīng)不同的藍(lán)莓植株種植農(nóng)藝要求 提高了機(jī) 器的適應(yīng)性 2 3 美國某公司研發(fā)的O R 1 6 0 1藍(lán)莓采摘機(jī) 采用 自走式設(shè)計 具有強(qiáng)大的機(jī)動性 通過自主導(dǎo)航 實現(xiàn) 作業(yè)路線自動規(guī)劃和定位 可以實現(xiàn)自主作業(yè) O R 1 6 0 1藍(lán)莓采摘機(jī)通過安裝高精度視覺識別系統(tǒng) 能夠 精確識別和定位需要采收的藍(lán)莓果實 提高了采摘質(zhì) 量和效率 通過柔性振動采摘頭 模擬人工采摘的動 作 減小損失率 保證采摘質(zhì)量 O R 1 6 0 1藍(lán)莓采摘 機(jī)通過自動化的收集和分選系統(tǒng) 可對采摘的藍(lán)莓進(jìn) 行分類 處理和裝箱 提高生產(chǎn)效率 2 4 機(jī)械振動式藍(lán)莓采摘機(jī)以振動樹枝搖落成熟果實 操作簡便 效率高 但容易造成果實損傷和對樹木損傷 氣力式采摘機(jī)通過氣流或吸力將果實吹落 能減少果實 損傷 但對作業(yè)環(huán)境要求高且設(shè)備成本較高 采收機(jī)器 人具備自動化識別和采摘能力 減少了人工勞動 但是 技術(shù)門檻高和技術(shù)復(fù)雜 2 5 藍(lán)莓采摘機(jī)的研發(fā)可以減 少勞動力 降低成本 提高采摘效率 并減少果實損傷 隨著科技的不斷改進(jìn) 這些設(shè)備的性能和智能化程度不 斷提高 提高生產(chǎn)率和采摘質(zhì)量 3 藍(lán)莓分選研究現(xiàn)狀 藍(lán)莓的分選可以分為機(jī)械式和機(jī)器視覺式兩種形 式 機(jī)械式分選技術(shù)使用物理裝置和機(jī)械力將藍(lán)莓按 照其質(zhì)量 大小 顏色和外觀特征分開 主要包括傳送 帶 振動器 氣流和重力等方式 傳送帶式可按照藍(lán)莓 的大小或形狀將藍(lán)莓分隔 振動器式通過振動將藍(lán)莓 按照密度或重量分離 氣流式則可以根據(jù)質(zhì)量將藍(lán)莓 分開 而重力式可以根據(jù)密度將它們分離 機(jī)器視覺 式分選技術(shù)則使用圖像處理系統(tǒng) 捕捉藍(lán)莓的圖像 然 后通過圖像處理軟件分析大小 顏色 形狀等外觀特 征 根據(jù)藍(lán)莓果實的質(zhì)量進(jìn)行分離 仰玲玲 2 6 研制了一款水果振動篩分裝置 采用高 效的振動技術(shù) 快速 準(zhǔn)確地分選藍(lán)莓 提高分選質(zhì)量 減少人工成本和節(jié)約時間 通過對振動篩進(jìn)行調(diào)整 適用于不同水果品種和規(guī)格的分選需求 該裝置自動 化程度較高 只需將水果投放 便可自動進(jìn)行篩選和分 類 減少了勞動成本 提高了生產(chǎn)效率 通過分流槽的 傾斜放置 可以減少水果在篩選過程中的損傷 保持藍(lán) 莓的完整性 陳嘉瑤 2 7 研制了一款藍(lán)莓自動分選裝置 結(jié)合機(jī) 械分選和機(jī)器視覺技術(shù)的優(yōu)勢 提高藍(lán)莓分選的效率 和質(zhì)量 通過機(jī)械分選 可以迅速 精準(zhǔn)地將藍(lán)莓分 離 并且根據(jù)大小 形狀和質(zhì)量進(jìn)行分類 機(jī)械分選在 作業(yè)時效率非常高 機(jī)器視覺技術(shù)則能夠識別藍(lán)莓的 顏色 外觀和壞果 實現(xiàn)更精確的分選 這種技術(shù)融合 可以全面而精確地篩選 確保分選產(chǎn)品的品質(zhì) 通過 提出一種基于弧形導(dǎo)果板的振動排序上料方法 實現(xiàn) 藍(lán)莓上料均勻 通過藍(lán)莓分級卸料剔除方法可實現(xiàn)自 動調(diào)節(jié) 以滿足不同藍(lán)莓品種和規(guī)格的分選要求 相對于國內(nèi)來說 國外較早地進(jìn)行了相關(guān)的研究 主要是將其他的水果分選技術(shù)應(yīng)用在藍(lán)莓分選上 但 是缺少與之相配套的設(shè)備 B l a s c o等 2 8 研發(fā)了一種 機(jī)器視覺技術(shù) 通過使用高速圖像捕捉系統(tǒng)在生產(chǎn)線 上實時捕獲藍(lán)莓的外觀特征 例如顏色 大小 形狀和 表面等 從而減少分選對藍(lán)莓的破損 提升藍(lán)莓的分選 質(zhì)量 特別是對于藍(lán)莓這類易損水果意義重大 機(jī)器 視覺系統(tǒng)通過先進(jìn)的圖像處理和機(jī)器學(xué)習(xí)算法 能夠 準(zhǔn)確地識別和分類每個藍(lán)莓 確保分選的識別率 通過 實時監(jiān)測和即時反饋 生產(chǎn)線能夠迅速檢測和排除次 品 從而提供更高水平的質(zhì)量保證 B a i g v a n d等 2 9 開發(fā)了一種基于機(jī)器視覺的在線 分揀系統(tǒng) 由進(jìn)料器 傳送帶 攝像頭 照明系統(tǒng)和分離 單元組成 根據(jù)不同成熟度來分揀水果 通過圖像處理 技術(shù)實時檢測和識別藍(lán)莓的成熟度 工作時 系統(tǒng)將 果實按照顏色 大小和破損程度進(jìn)行分類 實現(xiàn)自動化 的水果分選 通過一種機(jī)器視覺算法可以計算出果實 受損區(qū)域的面積 通過受損區(qū)域與果實其他部分之間 的顏色強(qiáng)度差異對圖像進(jìn)行二值化 以確定受損區(qū)域 4 6 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報2 0 2 5年 的面積 從而實現(xiàn)快速檢測 降低勞動成本 4 我國藍(lán)莓機(jī)械化發(fā)展分析 4 1 我國藍(lán)莓機(jī)械化發(fā)展的現(xiàn)實問題 1 種植規(guī)模偏小 我國藍(lán)莓種植總產(chǎn)量雖然相 對較高 但面臨著種植規(guī)模相對較小的問題 首先 中 國的地理和氣候條件各異 從南到北跨越了廣泛的范 圍 這導(dǎo)致藍(lán)莓的種植區(qū)域分布廣泛 從南方的亞熱 帶地區(qū)到北方的寒冷地帶都有種植 盡管總產(chǎn)量高 但由于分散的種植區(qū)域 每個地區(qū)的規(guī)模相對較小 規(guī)?；N植比較少 對藍(lán)莓采收機(jī)械化的成本和利用 率提出更高的要求 種植規(guī)模偏小 也會導(dǎo)致水肥一體 化的使用成本偏高 造成資源浪費(fèi) 2 藍(lán)莓栽培模式多樣 首先 不同地區(qū)的藍(lán)莓栽 培模式存在差異 包括種植密度 施肥 灌溉和剪枝等 方面的差異 這就要求機(jī)械化必須具備較高的通用 性 能夠適用于各種栽培條件 從而增加了機(jī)械化設(shè)備 的復(fù)雜性 藍(lán)莓的生長周期較長 不同品種和地區(qū)的 收獲季節(jié)各不相同 導(dǎo)致了機(jī)械化收獲設(shè)備必須適應(yīng) 不同作業(yè)時間 或者農(nóng)民需要多套機(jī)械化設(shè)備以適應(yīng) 不同收獲期 藍(lán)莓的灌木狀生長和散生的生長方式使 機(jī)械化收獲更加困難 機(jī)械化收獲設(shè)備和分選必須能 夠精確地識別和采摘成熟的果實 同時避免對植株和 未成熟果實的損害 4 2 我國藍(lán)莓機(jī)械化發(fā)展目標(biāo) 我國的藍(lán)莓種植農(nóng)業(yè)存在著顯著的地區(qū)差異 導(dǎo) 致標(biāo)準(zhǔn)化程度相對較低 不同地區(qū)的氣候 土壤 海拔 和種植季節(jié)都會對藍(lán)莓的生長產(chǎn)生重要影響 這種多 樣性使得藍(lán)莓種植的技術(shù)和方法在不同地區(qū)之間差異 巨大 缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) 藍(lán)莓機(jī)械化種植需要特別注重 小型化 模塊化 全電化和輕簡化的特點 小型化的機(jī) 械設(shè)備可以更好地適應(yīng)不同地區(qū)的藍(lán)莓園 適應(yīng)不同 種植密度和栽培模式 模塊化設(shè)計使得農(nóng)民能夠根據(jù) 自身需求定制機(jī)械化系統(tǒng) 以適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境 全電化 技術(shù)降低了維護(hù)和操作的成本 而輕簡化的設(shè)計則使 機(jī)械設(shè)備更易于管理和維修 小型化 模塊化 全電化 和輕簡化的特點有助于提高藍(lán)莓機(jī)械化種植的靈活 性 以滿足不同地區(qū)和不同栽培方式的需求 1 小型化 藍(lán)莓植株通常較矮小 株間距較窄 且果實生長在低懸的分枝上 要求機(jī)具能夠輕松穿越 狹窄的藍(lán)莓植株 以避免植株和果實的損傷 小型機(jī) 具更容易在狹窄的空間操作 減少機(jī)械損壞 同時也有 助于保護(hù)果實 此外 小型機(jī)具的操控和維護(hù)相對簡 單 降低了技術(shù)要求 農(nóng)民可以更容易地操作這些機(jī) 具 從而提高了機(jī)械化種植的適用性 2 模塊化 藍(lán)莓種植通常受到地理位置 氣候 品 種和栽培模式等因素的影響 不同的藍(lán)莓園需要不同的 工具和技術(shù) 模塊化機(jī)具可以根據(jù)具體需求進(jìn)行定制 和組合 從而適應(yīng)各種不同的種植條件 農(nóng)民可以根據(jù) 不同的季節(jié)或地理位置 選擇適當(dāng)?shù)哪K來滿足其作業(yè) 需求 這不僅緩解了農(nóng)業(yè)設(shè)備過剩的現(xiàn)象 還提高了生 產(chǎn)效率 此外 模塊化機(jī)具的維護(hù)和修復(fù)更加容易 降 低了操作難度和故障率 從而增加了機(jī)械化種植的適用 性 綜上所述 藍(lán)莓機(jī)具的模塊化設(shè)計使其適應(yīng)性更 廣 提高了生產(chǎn)的適應(yīng)性和效率 實現(xiàn) 一機(jī)多用 3 電動化 首先 藍(lán)莓植株通常生長較低 密植 且分枝復(fù)雜 需要精細(xì)化作業(yè) 以避免植株和果實的損 傷 電動機(jī)具能夠提供更精準(zhǔn)的控制 減少機(jī)械損傷 電動機(jī)具通常具備低速高扭矩的特性 滿足了藍(lán)莓機(jī) 具對低速運(yùn)行的需求 此外 電動機(jī)具的運(yùn)行相對噪 聲較小 可以實現(xiàn)無尾氣排放 從而實現(xiàn)綠色無污染的 種植要求 4 輕簡化 藍(lán)莓植株其枝條細(xì)小 果實易受損 因此需要輕簡化的機(jī)具來減少機(jī)械損傷 首先 輕簡 化的機(jī)具更適合穿越藍(lán)莓樹叢 減少了植株和果實的 損傷 提高作業(yè)質(zhì)量 輕簡化的設(shè)計減少了機(jī)具的復(fù) 雜性和成本 降低了農(nóng)民的購機(jī)成本和維護(hù)負(fù)擔(dān) 增加 了機(jī)械化種植的積極性 5 展望 5 1 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相融合 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相融合是農(nóng)業(yè)工程發(fā)展的主旋律之 一 結(jié)合我國藍(lán)莓種植現(xiàn)狀 可以選擇從種植規(guī)模 宜 機(jī)化改造和栽培模式3個方面發(fā)展 推動我國藍(lán)莓機(jī) 械化快速發(fā)展 1 從種植規(guī)模出發(fā) 規(guī)模擴(kuò)大降低用機(jī)的相對成 本 使藍(lán)莓種植機(jī)械化更具吸引力 其次 大規(guī)模藍(lán)莓 種植可以推動技術(shù)創(chuàng)新 推動機(jī)械設(shè)備的不斷發(fā)展 提 高適應(yīng)性和效率 此外 規(guī)?；N植可以成立農(nóng)機(jī)合 作社 提供設(shè)備租賃和維護(hù)服務(wù) 為農(nóng)民提供更多機(jī)具 選擇 最重要的是 機(jī)械化在大規(guī)模種植中提高產(chǎn)量 和質(zhì)量 降低勞動力需求 推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展 這 使得藍(lán)莓機(jī)械化在規(guī)模擴(kuò)大下變得更具吸引力 2 從宜機(jī)化改造出發(fā) 首先 宜機(jī)化改造使得土 地更平整 改進(jìn)的排灌系統(tǒng)和合適的栽植布局有助于 機(jī)械化作業(yè) 其次 宜機(jī)化改造可以擴(kuò)大藍(lán)莓種植面 積 提高生產(chǎn)規(guī)模 降低單位成本 此外 宜機(jī)化改造 可以改善藍(lán)莓的生長環(huán)境 有助于提高產(chǎn)量和果實品 質(zhì) 提高藍(lán)莓的競爭力 3 從栽培模式出發(fā) 首先 栽培模式的改進(jìn)可以 第7期占才學(xué)等 藍(lán)莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備研究進(jìn)展4 7 更加適應(yīng)機(jī)械化作業(yè) 包括行間距 修剪枝條等方面的 改造 可以更好地滿足農(nóng)機(jī)作業(yè)需求 提升作業(yè)效率 其次 優(yōu)化的栽培模式有助于提高藍(lán)莓植株的品質(zhì)和 產(chǎn)量 提高生產(chǎn)效率 減少成本 促進(jìn)藍(lán)莓種植業(yè)的健 康發(fā)展 5 2 信息化 信息化是藍(lán)莓機(jī)械化發(fā)展的方向之一 自主監(jiān)控系 統(tǒng)能夠提供即時數(shù)據(jù) 監(jiān)測藍(lán)莓生長狀況 土壤和病蟲 害情況 有助于實時調(diào)整施肥 灌溉和植保 可以提高產(chǎn) 量和品質(zhì) 藍(lán)莓品質(zhì)動態(tài)溯源系統(tǒng)可以跟蹤藍(lán)莓從種 植到消費(fèi)的全過程 確保產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全 信息化 的應(yīng)用使藍(lán)莓生產(chǎn)更為可控和可追溯 提高生產(chǎn)效率和 可持續(xù)性 滿足市場需求 保障消費(fèi)者權(quán)益 1 自主監(jiān)控系統(tǒng)作業(yè) 通過實時監(jiān)測藍(lán)莓園內(nèi)的 關(guān)鍵參數(shù) 如土壤濕度 養(yǎng)分含量和氣象條件 可以根據(jù) 實際情況動態(tài)調(diào)整作業(yè)參數(shù) 包括施肥 灌溉和植保 提 高生產(chǎn)效率 減少資源浪費(fèi) 提高產(chǎn)量和品質(zhì) 自主監(jiān) 控系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作 減少人工作業(yè) 降低勞動 力成本 可以通過移動設(shè)備實時訪問園地數(shù)據(jù) 可以完 成遠(yuǎn)程作業(yè) 提高操作的便捷性和準(zhǔn)確性 此外 監(jiān)控 系統(tǒng)能夠提供歷史數(shù)據(jù)和趨勢分析 幫助作業(yè)者優(yōu)化決 策 改進(jìn)農(nóng)藝策略 提高農(nóng)場管理效率 還有助于藍(lán)莓品 質(zhì)動態(tài)溯源 提高食品安全和品質(zhì) 2 藍(lán)莓品質(zhì)動態(tài)溯源系統(tǒng) 首先 提供全面 可 追溯的數(shù)據(jù) 從藍(lán)莓的生長過程到最終銷售 有助于確 保藍(lán)莓的品質(zhì)和食品安全 消費(fèi)者可以追溯產(chǎn)品的來 源 增加信任度 有助于開拓市場 品質(zhì)動態(tài)溯源系統(tǒng) 幫助農(nóng)民更好地控制藍(lán)莓的生長和采摘過程 通過實 時監(jiān)測數(shù)據(jù) 可以優(yōu)化收獲時間 提高產(chǎn)品的成熟度和 口感 參 考 文 獻(xiàn) 1 W u F G u a n Z A n o v e r v i e w o f t h e m e x i c a n b l u e b e r r y i n d u s t r y J E D I S 2 0 2 1 6 2 劉紹金 盧煒樂 我國藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 J 現(xiàn)代 園藝 2 0 1 8 2 2 1 8 3 K a d e r F R o v e l B G i r a r d i n M e t a l F r a c t i o n a t i o n a n d i d e n t i f i c a t i o n o f t h e p h e n o l i c c o m p o u n d s o f H i g h b u s h b l u e b e r r i e s V a c c i n i u m c o r y m b o s u m L J F o o d C h e m i s t r y 1 9 9 6 5 5 1 3 5 4 0 4 李亞東 姜惠鐵 張志東 等 中國藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的前 景 J 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 社會科學(xué)版 2 0 0 1 3 1 3 9 4 2 L i Y a d o n g J i a n g H u i t i e Z h a n g Z h i d o n g e t a l T h e d e v e l o p m e n t p r o s p e c t o f t h e c o m m e r c i a l i z a t i o n o f t h e C h i n e s e b l u e b e r r y p r o d u c t i o n J J o u r n a l o f S h e n y a n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y S o c i a l S c i e n c e s E d i t i o n 2 0 0 1 3 1 3 9 4 2 5 Y a n g Y Z e n g Q Y u H e t a l E f f e c t o f t h e n i t r i f i c a t i o n i n h i b i t o r D M P P o n b l u e b e r r y p l a n t e d i n n e u t r a l s o i l J A g r o n o m y 2 0 2 4 1 4 9 6 潘敏睿 馬軍 王杰 等 水肥一體化技術(shù)發(fā)展概述 J 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報 2 0 2 0 4 1 8 2 0 4 2 1 0 P a n M i n r u i M a J u n W a n g J i e e t a l D e v e l o p m e n t o f w a t e r a n d f e r t i l i z e r i n t e g r a t i o n t e c h n o l o g y J J o u r n a l o f C h i n e s e A g r i c u l t u r a l M e c h a n i z a t i o n 2 0 2 0 4 1 8 2 0 4 2 1 0 7 駱東松 姜浩 農(nóng)業(yè)水肥一體化智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實 現(xiàn) J 自動化技術(shù)與應(yīng)用 2 0 2 0 3 9 1 1 6 4 1 6 8 1 7 2 L u o D o n g s o n g J i a n g H a o R e s e a r c h a n d r e a l i z a t i o n o f i n t e l l i g e n t m o n i t o r i n g s y s t e m o f a g r i c u l t u r a l w a t e r a n d f e r t i l i z e r i n t e g r a t i o n J T e c h n i q u e s o f A u t o m a t i o n a n d A p p l i c a t i o n 2 0 2 0 3 9 1 1 6 4 1 6 8 1 7 2 8 劉秀麗 李志勝 蘋果水肥一體化技術(shù)研究進(jìn)展 J 煙臺 果樹 2 0 1 7 4 6 9 9 李志宏 馬俊永 高林森 河北省未來農(nóng)藝節(jié)水的途徑與 關(guān)鍵技術(shù) J 華北農(nóng)學(xué)報 2 0 0 3 1 8 S 1 1 7 1 9 1 0 魏正英 葛令行 趙萬華 等 灌溉施肥自動控制系統(tǒng)的 研究與開發(fā) J 西安交通大學(xué)學(xué)報 2 0 0 8 4 2 3 3 4 7 3 4 9 3 6 3 W e i Z h e n g y i n g G e L i n g x i n g Z h a o W a n h u a e t a l D e v e l o p m e n t o f a u t o m a t i c c o n t r o l s y s t e m o f f e r t i g a t i o n t e c h n i q u e J J o u r n a l o f X i a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y 2 0 0 8 4 2 3 3 4 7 3 4 9 3 6 3 1 1 尤蘭婷 水肥一體化精準(zhǔn)控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā) D 武 漢 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2 0 2 3 1 2 卞東超 溫室藍(lán)莓智能水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計及性能試驗 研究 D 青島 青島理工大學(xué) 2 0 2 3 1 3 黃語燕 劉現(xiàn) 王濤 等 我國水肥一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 與發(fā)展對策 J 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2 0 2 1 4 9 9 1 9 6 1 9 9 H u a n g Y u y a n L i u X i a n W a n g T a o e t a l A p p l i c a t i o n s t a t u s a n d d e v e l o p m e n t c o u n t e r m e a s u r e s o f w a t e r a n d f e r t i l i z e r i n t e g r a t i o n t e c h n o l o g y i n C h i n a J J o u r n a l o f A n h u i A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s 2 0 2 1 4 9 9 1 9 6 1 9 9 1 4 史國慧 水肥一體化技術(shù)提高水肥利用效率研究進(jìn) 展 J 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 2 0 1 9 3 9 5 5 1 5 3 1 5 李堅 劉云驥 王丹丹 等 日光溫室小型水肥一體灌溉 機(jī)設(shè)計及其控制模型的建立 J 節(jié)水灌溉 2 0 1 7 4 8 7 9 1 L i J i a n L i u Y u n j i W a n g D a n d a n e t a l D e s i g n o f a s m a l l i n t e g r a t e d w a t e r a n d f e r t i l i z e r i r r i g a t i o n m a c h i n e f o r s o l a r g r e e n h o u s e a n d i t s c o n t r o l m o d e l e s t a b l i s h m e n t J W a t e r S a v i n g I r r i g a t i o n 2 0 1 7 4 8 7 9 1 1 6 S h a a b a n S H A E l F o u l y M M D i s t r i b u t i o n o f n u t r i e n t s i n t h e a c t i v e r o o t a r e a o f o l i v e t r e e s u n d e r a d r i p i r r i g a t i o n s y s t e m i n a s a n d y s o i l J A c t a A g r o n o m i c a H u n g a r i c a 2 0 0 5 5 3 3 3 3 9 3 4 7 下轉(zhuǎn)第7 1頁 第7期劉貞彤等 條耕模式下變強(qiáng)度振動式鎮(zhèn)壓裝置設(shè)計與試驗7 1 3 1 6 3 2 1 3 3 3 Z h a n g Z h i h o n g Z h a n g G u a n g k a i T o n g J i n e t a l A n a l y s i s o