Nowości w mechanizacji sadownictwa (cz. II) – Zbiór owoców

    kierownik Zakładu Agroinżynierii ISK Skierniewice

    W pierwszej części artykułu (czytaj Informator Sadowniczy 1/2010) przedstawiłem nowoczesne rozwiązania związane z techniką ochrony roślin. Poniżej opisuję te ułatwiające zbiór owoców. Należy on bowiem do najtrudniejszych i najbardziej kosztownych składników w całym cyklu produkcji, a dla wielu gatunków sadowniczych, koszty zbioru decydują o opłacalności uprawy. W związku z tym, o powodzeniu we wprowadzeniu nowych technologii produkcji, w znacznie większym niż dotąd stopniu, decydują maszyny do zbioru lub inne środki techniczne ułatwiające jego przeprowadzanie.

    Zbiór mechaniczny jest konieczny

    Duży wysiłek fizyczny, znaczna uciążliwość pracy ręcznej oraz niskie wynagrodzenia sprawiają, że stale maleje liczba chętnych do pracy przy zbiorach owoców. Jednocześnie, rosnące koszty robocizny, zwłaszcza po akcesji Polski do Unii Europejskiej, zagrażają opłacalności produkcji sadowniczej. Wiąże się to z ryzykiem utraty przez nasz kraj wysokiej pozycji na liście światowych producentów owoców. W związku z tym, rozwój istniejących i poszukiwanie nowych technologii zbioru dla kolejnych gatunków jest jednym z głównych zadań stojącym przed agroinżynierią.

    W pierwszej kolejności powinno się zmechanizować zbiór tych gatunków, dla których nakłady na zbiór ręczny są najwyższe, gdyż można wówczas uzyskać największy przyrost wydajności. Koszty zbioru ręcznego są niezwykle wysokie i stanowią w całej technologii produkcji np. 70% nakładów w przypadku wiśni oraz aż do 90% na plantacjach porzeczek. Dotyczy to zwłaszcza owoców o małej masie, czyli porzeczek, agrestu, aronii i innych gatunków równomiernie dojrzewających, co umożliwia zastosowanie zbioru jednokrotnego. Wydajność kombajnowego zbioru tych gatunków jest od 150 do 200 razy wyższa od wydajności zbioru ręcznego. Choć znacznie niższy jest wzrost wydajności w przypadku malin (15-30-krotny) i owoców pestkowych (10-20-krotny), to można żywić obawy, że bez wprowadzenia zmechanizowanego zbioru, produkcja towarowa tych gatunków może stać się nieopłacalna. Najmniej korzyści może przynieść zmechanizowanie zbioru owoców ziarnkowych (10-15 razy), z powodu relatywnie wysokiej wydajności zbioru ręcznego. Pomimo tych ograniczeń można już wkrótce spodziewać się pierwszych maszyn do zbioru jabłek dla przetwórstwa, ze względu na deficyt siły roboczej oraz niedobory jabłek przemysłowych.

    Zbiór owoców pestkowych

    Mechaniczny zbiór owoców pestkowych rozpoczął się od otrząsarek (początkowo z napędem mechanicznym, a następnie hydraulicznym) i ekranów chwytnych, rozkładanych ręcznie pod drzewami. Przy użyciu tych prostych zestawów możliwe jest znaczne usprawnienie zbioru owoców z drzew o stosunkowo niskich pniach (0,4-0,6 m), rosnących w różnych rozstawach. Pomimo pewnej uciążliwości związanej z oczyszczaniem owoców i z potrzebą zaangażowania licznego zespołu ludzi (7-10 osób), wydajność zbioru udało się zwiększyć 10-20 razy. W maszynach do mechanicznego zbioru owoców pestkowych stosowane są otrząsarki wprowadzające w drgania całe drzewo lub jego poszczególne konary. Efektywniejsze jest otrząsanie całego drzewa przez otrząsarki chwytające za jego pień, gdyż czas trzęsienia jest wówczas wielokrotnie krótszy.

    Maszyny ze zmechanizowanym odbiorem i oczyszczaniem owoców są znacznie bardziej kosztowne, ale w zamian wymagają mniej licznej obsługi. Dzięki zastosowaniu mechanicznie rozkładanych ekranów chwytnych oraz systemów przenośników kierujących strząśnięte i oczyszczone przy pomocy wentylatorów owoce do skrzynek, mogą być obsługiwane przez 2-3 osoby. Urządzenia takie występują najczęściej jako maszyny przyczepiane, choć spotyka się również ich wersje samobieżne. Zazwyczaj budowane są w postaci jednoczęściowej lub zestawów dwóch wzajemnie uzupełniających się maszyn przemieszczających się równolegle w sąsiadujących ze sobą uliczkach roboczych. Stosowane w praktyce urządzenia uzyskiwały wydajność do 120 drzew/godz., a maksymalnie mogły zbierać owoce z 220 drzew w ciągu godziny. Najwyższe wydajności osiągały najbardziej zaawansowane technicznie, bardzo kosztowne zestawy, składające się z dwóch współpracujących ze sobą urządzeń pracujących w trybie automatycznym. Poważną wadą maszyn z mechanicznym odbiorem i czyszczeniem owoców była potrzeba wyprowadzenia pnia na wysokość, co najmniej 0,6-0,8 m. Uformowanie tak wysokiego pnia opóźnia bowiem wejście drzew w owocowanie o 2-3 lata.

    Oprócz odpowiednio uformowanego pnia, zbiór owoców pestkowych poprzez otrząsanie za pień wymaga również odmian dobrze przekazujących drgania od punktu przyłożenia otrząsacza do miejsca położenia owoców. Tego warunku nie spełnia np. ‘Łutówka’ – odmiana wiśni najpowszechniej uprawianej w Polsce. Jej zbiór poprzez trzęsienie za pień jest trudny do przeprowadzenia ze względu na wiotkie gałęzie, które słabo przenoszą drgania. Ponadto ‘Łutówka’ tworzy małe drzewa z niskim pniem utrudniającym mechaniczne otrząsanie owoców.

    Kombajnowy zbiór wiśni jest niewątpliwie przełomem jakościowym w produkcji owoców tego gatunku w świecie. Nowa, opracowana i wciąż doskonalona w ISK technologia uprawy i zbioru, stała się możliwa dzięki stworzeniu w Zakładzie Agroinżynierii, oryginalnej koncepcji kombajnu zbierającego owoce w ruchu. Jest to maszyna najazdowa, podobnie jak kombajn porzeczkowy wyposażona w otrząsarki o drganiach skrętnych. Wydajność opracowanego kombajnu sięga nawet do 1000 drzew/godz., czyli jest ponad cztery razy większa od najbardziej wydajnych i znanych dotąd maszyn na świecie.

    Pierwotnie planowano produkowanie kombajnu do wiśni w postaci maszyny samobieżnej. Ze względu na znaczny koszt zdecydowano się jednak na zaczepianą do ciągnika wersję całorzędową (fot. 1). Kombajn w takiej wersji jest znacznie tańszy, ale i dłuższy, co mogłoby utrudnić jego manewrowanie w sadzie. W związku z tym maszynę wyposażono w układ automatycznego samonaprowadzania, co powinno ułatwić precyzyjne kierowanie kombajnem podczas zbioru, a skrętne koła tylne powinny usprawnić pokonywanie uwroci. Ze względu na wysoką wydajność zbioru, owoce z kombajnu mogą być odbierane do małych skrzynek (o pojemności około 10 kg) tylko przy niskim (do 5 t/ha) plonie owoców. Przy wyższych plonach, z powodu trudności z ręcznym odbiorem tak dużej masy owoców, wiśnie powinny być kierowane do dużych kontenerów o pojemności 350-400 kg. Koszty zbioru, pomimo przewidywanej wysokiej ceny zakupu maszyny (ok. 300 tys. zł) nie powinny przekroczyć 0,20 zł/kg. Sad wiśniowy przystosowany do nowej technologii powinien być posadzony w rozstawie 4 m x 1-1,5 m, a wysokość drzew nie powinna przekraczać 3 m. Dzięki większemu zagęszczeniu drzew przewiduje się 1,5-krotnie wyższe plony i o 2-3 lata wcześniejsze wejście w pełne owocowanie niż w przypadku sadów zbieranych przy użyciu tradycyjnych otrząsarek.

    Nowy kombajn umożliwia nie tylko zbiór owoców odmiany ‘Łutówka’, która niewątpliwie jest najważniejszym gospodarczo gatunkiem uprawianym w polskich sadach, ale również  śliwek (fot. 2). Jakkolwiek technologia zbioru śliwek znajduje się dopiero w początkowej fazie rozwoju, pierwsze próby polowe są bardzo obiecujące. Opracowywana technologia powinna przyczynić się do wydłużenia okresu wykorzystania kombajnu w sezonie, co powinno wydatnie obniżyć jednostkowe koszty zbioru.

    Mechaniczny zbiór jabłek

    Pomimo dużego znaczenia gospodarczego i licznych badań, mechaniczny zbiór jabłek konsumpcyjnych nie wykroczył dotychczas poza fazę eksperymentu. Prace badawcze i rozwojowe, choć prowadzone są już od ponad 30 lat, nie przyniosły dotąd zadawalających rezultatów, a opracowane modele koncepcyjne maszyn są dalekie od oczekiwań praktyki sadowniczej. Wśród opracowanych koncepcji dominowały maszyny otrząsające, proponowano również techniki polegające na wyczesywaniu owoców. Dzięki dużej, w porównaniu z innymi gatunkami, masie pojedynczych owoców, oddzielenie jabłek od drzewa jest stosunkowo łatwe. Występują jednak problemy z odłamywaniem krótkopędów i z wyrywaniem szypułek, co zwiększa ryzyko infekcji, zwłaszcza dla mokrej zgnilizny jabłek. W zależności od odmiany, liczba wyrwanych szypułek wynosiła aż 20-57%. W związku z tym wskazywano na potrzebę odpowiedniego doboru odmian lub stosowania przed zbiorem preparatów ułatwiających odrywanie się owoców.

    Choć perspektywa wprowadzenia mechanicznego zbioru jabłek konsumpcyjnych jest dość odległa, to już wkrótce należy spodziewać się zmechanizowanego zbioru jabłek przemysłowych. Wykorzystywane obecnie w tej technologii metody zbioru można podzielić na dwie grupy. W pierwszej, zbiór odbywa się w dwóch fazach. Najpierw następuje strząśnięcie jabłek na ziemię przy pomocy maszyny wyposażonej w otrząsacz, a w drugiej fazie podebranie ich z ziemi i załadowanie do skrzyniopalet lub bezpośrednio na przyczepę. Do tego celu używa się prostych ciągnikowych otrząsarek i samojezdnych maszyn podbierających. Są one zdolne do zebrania z powierzchni ziemi nawet do 7 t owoców w ciągu godziny. Operację załadunku ułatwia użycie ciągnikowych wygarniaczy wentylatorowych, które wydmuchują owoce z rzędów drzew. Zaletą zbioru dwufazowego, jest duża wydajność i nieskomplikowana budowa maszyn, a wadą – większa ilość uszkodzeń i bardziej zanieczyszczone owoce w związku z ich podbieraniem z powierzchni ziemi.

    Tej ostatniej wady pozbawiona jest druga, jednofazowa metoda zbioru. Wykorzystuje ona urządzenia wyposażone w zespoły do otrząsania, odbioru i napełniania opakowań, realizujące cały proces zbioru w jednej fazie. Takie podejście do procesu zbioru wymaga droższych, ale i mniej wydajnych maszyn. Jest to związane z „wąskim gardłem” występującym podczas napełniania skrzyniopalet, gdyż przepustowość znanych dotąd napełniarek wynosi zaledwie 6-7 t/godz. W związku z tym podjęto próby kierowania zebranych owoców przenośnikami bezpośrednio na przyczepę przemieszczaną w sąsiedniej uliczce roboczej sadu. Dzięki takiemu rozwiązaniu zwiększono wydajność zbioru aż do 300 drzew/godz., a przepustowość do 8-10 t/godz.

    fot. 1. R. Hołownicki
    fot. 2. P. Wawrzyńczak