摘要：苹果栽培管理过程中加快推动自动化修剪技术的有效应用，能够提升栽培管理效率，减轻劳动强度，将种植户从繁重的农作中解脱出来，转移到其他产业当中，增加经济收益。本文在对涟水县苹果产业发展现状进行分析的基础上，探讨了苹果树机械化修剪的发展历程，分析了常见的苹果树修剪机械，阐述了激光扫描技术、虚拟重建技术、虚拟交互技术、图像采集技术在苹果树自动化修剪中的具体应用，希望对苹果修剪技术的应用提供相关参考。

　　关键词：苹果树；自动化修剪；应用

　　苹果是林果产业中最常见的果树品种，在栽培管理过程中枝条修剪是十分重要的培育环节，修剪质量对果树产量和品质有着较大的影响。现阶段基层地区的苹果树修剪仍然采用人工修剪方法，作业效率低，修剪质量不高，严重制约了林果经济的现代化发展。为此需要在农业科学技术创新改革背景下，将农机农艺有效结合，探究苹果树自动修剪技术，提升修剪的智能化和自动化水平，以此提高林果产业经济收益。

　　1.涟水县苹果产业现状

　　近年来，涟水县大力发展现代化苹果产业，建立了多个大型苹果种植基地和加工企业，苹果产业已成为涟水县重要的支柱产业之一。目前当地种植的苹果品种主要有富士、黄元帅和嘎啦果，种植面积约15万亩，年产苹果超过100万吨，在带动区域经济健康发展方面发挥着重要的作用。随着涟水县苹果栽培面积的逐渐扩大，传统种植模式下的人力成本投入较高的问题十分突出，为此地方政府部门依托苹果的生长发育规律，加快了苹果机械化种植方式，在苹果种植环节积极推广应用耕种机、施肥机、喷药机、采收机、分选包装机械，提高了生产效率，降低了生产成本，改善了劳动条件，减轻了农民劳动强度，提高了苹果品质和增强了市场竞争力。但从当前苹果种植的机械化发展方向来看，主要以栽培环节的翻耕、整地、施肥、喷药和分选为主，对于苹果树的机械化修剪研究不足，缺乏必要的技术装备，苹果树在修剪过程中仍然采用传统人工修剪方式，需要投入较高的人力成本。因此加强苹果树自动化修剪技术的研究和创新应用，最终推动苹果栽培全程机械化发展具有重要意义。

　　2苹果树修剪发展历程

　　2.1人工修剪

　　在苹果树修剪技术的发展历程中，人工修剪占据了重要的地位，人工修剪主要依靠果农的丰富经验和技巧，通过手工工具对苹果树进行修剪，这种修剪方式对果农的技术水平要求较高，修剪质量很大程度上取决于果农的个人经验。在人工修剪阶段，修剪工作主要在冬季进行，因为这个时期树木进入休眠期，修剪对树木的影响较小。然而人工修剪存在修剪速度较慢，劳动强度大，修剪效率低下的问题。再加上人工修剪难以实现大规模的标准化修剪，不利于苹果产业的规模化发展。

　　2.2机械化修剪

　　随着科技的发展，机械修剪技术逐渐应用于苹果树的修剪工作中。机械修剪技术的发展经历了多个阶段，从最初的简单修剪工具到如今的自动化、智能化修剪设备，技术的不断进步为苹果树修剪提供了更加便捷、高效的方法。如今机械修剪技术在苹果产业中的应用越来越广泛，成为推动苹果产业现代化发展的重要力量。但是机械修剪技术在应用期间也存在着一定的局限性，主要包括了修剪设备的价格较高，初期投入较大、修剪设备需要根据不同品种的苹果树进行调整和优化、修剪设备在复杂地形和狭小空间内的操作具有一定的局限性等。

　　3.苹果树修剪常见的机械化设备

　　3.1手摇剪枝器

　　手摇剪枝器主要由剪刀部分、手柄部分和调节部分组成。剪刀部分采用高碳钢材料制成，形状设计为类似于人工修剪的剪刀，可以更贴近果树的生长状态，进行精细化的修剪。在使用前需要先检查剪刀的锋利度，确保修剪效果，根据果树的粗细，调整剪刀的开合程度。使用过程中握持手柄时，要确保手柄与手臂形成一条直线，保证修剪时的力度更加稳定。在修剪时，将剪刀的开口部分对准需要修剪的树枝，然后用力手摇剪刀，即可完成修剪，在修剪过程中，要确保剪刀的开口部分始终与树枝保持紧密接触，以保证修剪的整齐度。修剪完成后，需要对剪刀进行清洁和保养，以延长手摇剪枝器的使用寿命。

　　3.2果树电动剪枝机

　　果树电动剪枝机由电动机、剪刀、支架和把手等部分组成。电动机负责驱动剪刀进行剪枝工作，剪刀的形状和尺寸可以根据苹果树的枝条大小进行调整，支架具有一定的灵活性，能够适应不同高度和角度的苹果树枝条。把手是操作者握持的部分，符合人体工程学，提供舒适的握持感和稳定的操作性能。在使用果树电动剪枝机时，首先需要将其连接到电源，确保电源电压与电动机相匹配。然后根据苹果树的枝条大小选择合适的剪刀尺寸，接下来操作者可以握持把手，调整支架至适当的位置和角度，使剪刀对准要剪去的枝条，通过按下把手上的开关，启动电动机，剪刀就会自动进行剪枝工作。

　　4苹果树自动修剪技术的应用

　　4.1激光扫描技术

　　激光扫描仪能够通过发射激光束准确测量苹果树的几何形状结构，细致地绘制出树木的三维模型[1]。修剪机械依据这一模型能够精细地计算出修剪点的位置，进行高效精确地剪枝作业。此外，借助激光扫描技术还可实现修剪过程的个性化和智能化，通过对树体生长状况的实时监测，激光扫描系统能够分析出生长潜力最大的枝条和那些因病虫害或生长不良需要剪除的枝条，从而进行有针对性地修剪。这样不仅能够促进树体健康生长和果实品质的提升，还能够根据树型和生长状况智能调整修剪策略，优化修剪方案。随着激光扫描技术与人工智能算法的结合，修剪系统可以通过机器学习不断优化修剪模型，提高修剪决策的准确性。系统还能够自动学习不同品种苹果树的生长规律，适应不同的修剪需求，实现更加精细和个性化的修剪操作。

　　4.2虚拟重建技术

　　虚拟重建技术的深度应用使得苹果树的修剪工作可以通过精确模拟而达到自动化。通过三维扫描技术获取苹果树的几何信息，建立起包含果树的外形信息、更细致地反映枝干的排布和角度以及各个部分的生长状况等数字化模型[2]。基于此模型研究者们可以在虚拟环境中模拟修剪过程，并优化修剪策略，以确保修剪后的树木能够维持良好的生长势态和果实产量。修剪机械被赋予了高度的适应能力，能够根据模型中的信息，动态调整修剪刀具的位置和角度，修剪机器人通过精确的控制系统实现枝条的精确剪切，最大程度地减少了对树体的伤害，并且提升了修剪的效率。此外，机械修剪系统还集成了机器视觉和人工智能算法，使得在修剪过程中，机器能够实时识别枝条的生长状态和果实发育情况，从而作出更为合理的修剪决策。这种智能化的修剪方式，不仅提升了苹果树修剪的精确性，也为大规模果园的管理提供了新的思路。

　　4.3虚拟交互技术

　　虚拟交互技术同样是通过高精度的三维重建模型，对苹果树的生长习性和枝条结构进行精确模拟，为机械自动化修剪提供科学依据。该项技术以其高效率和准确性，显著提高了修剪作业的质量和效率，降低了劳动强度。在实际操作中，通过虚拟现实头盔或屏幕工作人员能够实时观察到机械手臂的修剪效果，确保每一次剪切都精确无误。此外，结合机器学习算法、虚拟交互技术还能不断从修剪过程中学习和优化，使机械修剪设备能够自动识别不同苹果树品种的最佳修剪模式和时间，从而针对性地进行修剪，智能化的学习机制赋予了机械自动化修剪更高的适应性和精准度，进一步推动了农业生产自动化的进程。在环境和资源利用方面，虚拟交互技术通过精确控制修剪量和修剪形状，有助于提高光照利用率和促进果实均匀生长，从而提高苹果产量和品质。同时，通过模拟实验评估不同修剪方式对树体生长和果实产量的影响，为农业生产提供了科学的数据支持，使修剪工作更加精细化和系统化。

　　4.4图像采集技术

　　在苹果树机械自动化修剪系统中，图像采集技术扮演了至关重要的角色。该技术通过高分辨率相机捕捉苹果树枝干的图像数据，结合图像处理软件，通过算法分析识别枝干的位置、方向以及修剪点。利用获取的信息作用于控制修剪机械臂然后执行精确剪切，保证了修剪准确性的同时，也大大提高了作业效率。为了进一步优化图像采集技术在苹果树修剪中的应用，研究者们开发了诸如增强对比度、滤波去噪等多种图像预处理方法，以提高图像的质量和识别的准确率。同时，采用机器学习算法，如卷积神经网络(CNN)，对修剪对象进行深入学习，提高系统对复杂背景下枝干的识别能力[3]。此外，实时图像分析系统的诞生能够实现在采集图像的同时进行处理分析，进一步缩短了修剪过程中的延迟时间。图像采集技术在应用过程中环境因素对图像采集的影响较大，例如在不同光照条件下，图像的质量会受到影响，针对这一影响因素可以开发自适应光照补偿技术，确保在各种光照条件下都能获得高质量的图像，与此同时还需要设计了多角度拍摄方案，通过多个角度的图像采集，提高了对枝干空间结构的理解，从而制定更为准确和高效的修剪策略。

　　5.结束语

　　在现代农业经济发展进程中，林果产业作为最重要的经济增长点，注重加强果树经营培育是提高产量和品质的关键环节。新时期为了更好地适应农业机械化的发展潮流，应针对苹果树修剪要求大力推进机械化和自动化，更好地解决传统种植模式下人力成本投入大、工作效率低下的问题。同时也需要相关技术工作人员结合当前的苹果产业发展现状，综合运用自动化修剪技术，为大规模的果树生产提供智能化的系统支持，更好地提高果树的修剪效率和修剪质量，提高苹果种植的经济效益。

　参考文献：

　　[1]宋月鹏,耿晓阳,辛力,张明,高东升.山东省果园机械化作业的现状与发展趋势[J].落叶果树,2018,50(2):27-33.

　　[2]武博文,刘云玲,何雄奎,刘亚佳,宋坚利.国内外果树剪枝装备的应用现状及发展趋势[J].河北果树,2019,(4):1-3.

　　[3]李守根,康峰,李文彬,周三章,韩雪梅.果树剪枝机械化及自动化研究进展[J].东北农业大学学报,2017,48(8):88-96.