随着我国苹果矮砧密植栽培模式的快速发展，果树整形修剪产生的废弃枝条数量也越来越多。大量枝条在田间堆积自然腐朽或拢堆焚烧等传统的处理方式，会造成严重的资源浪费和环境污染。果树枝条含有丰富的矿物质成分，健康（无病）的果树枝条经过合理处理后还田，对改善土壤肥力、优化果树生长土壤环境有着重要意义。

果树枝条处理的基本途径如表1所示，采用机械处理进行粉碎或打包，可以实现废弃果树枝条再利用。其中，采用枝条粉碎机果树枝条进行粉碎还田，是果树产业可持续发展的重要途径，符合国家绿色循环经济发展战略。

表1 果树枝条处理基本途径

一、枝条粉碎还田机的工作原理

枝条粉碎还田机是利用拖拉机动力输出轴，通过传动系统驱动高速旋转的粉碎工作部件，对果园行间整形修剪的废弃枝条进行直接粉碎并还田的作业机具，图1为枝条粉碎还田机结构示意图。

其工作原理是高速旋转的粉碎刀首先对地上的枝条进行砍切，同时较长的枝条被冲击抛起并在旋转负压作用被吸入粉碎室机壳内，枝条受到多次砍切、打击、撕裂、揉搓作用，最后成为碎段和纤维状被均匀抛洒到田间。有的机型带有对辊喂入装置和粉碎筛孔，枝条首先被对辊夹持喂入粉碎室机壳内，受到粉碎刀多次砍切、打击、撕裂、揉搓作用，直到最后枝条碎段能够通过筛孔抛洒到田间。前者作业效率较高，粉碎效果欠佳，后者动力消耗较大，粉碎效果较好。

二、枝条粉碎还田机的基本类型

枝条粉碎机按工作部件的运动方式可分为卧式和立式两种基本类型，如图2所示。其中，卧式机型的粉碎工作部件绕与机具前进方向垂直的水平轴旋转；立式机型的粉碎工作部件绕与地面垂直的立轴旋转。枝条粉碎机的传动方式可分为单边传动和双边传动，常用的传动装置包括齿轮、胶带和链条等。

目前，国内使用较为普遍的是与拖拉机配套采用单边胶带传动的卧式枝条粉碎还田机，通常采用逆转方式作业，即刀轴的旋转方向和前进方向相反，这样能够充分地将地面的枝条进行捡拾并粉碎。

三、枝条粉碎还田机的工作部件

枝条粉碎机的核心工作部件为粉碎刀，其结构形式可分为锤爪式、Y 型甩刀式和直刀式等类型，如图3所示。

果树枝条粉碎还田与大田作物（小麦、玉米等）秸秆粉碎还田不同，因果树枝条硬度较大，一般当年生和多年生枝条混杂修剪，夏剪、冬春修剪树枝量不同，对果树枝条粉碎刀机械性能有特殊要求。各种枝条粉碎刀的机械性能要求如下。

1、锤爪式粉碎刀一般为铸钢件，材料有普通铸钢、合金钢、高锰钢等。针对果树枝条粉碎，锤爪应采用高锰钢ZGMn13-2 铸造，表面淬火硬度HRC40～45。铸钢锤爪质量较大，其摆动半径为125 mm，可产生较大的锤击惯性力，对大多数苹果树枝条（也适用于梨、桃、樱桃、葡萄等）都有较好的冲击粉碎性能，但消耗功率较大。

2、Y 型甩刀式粉碎刀一般由2片Y 型弯刀组合为一组，弯刀母材应采用65Mn 钢淬火制造。刀片厚度为6～8 mm，切割部位开刃，刃口部位热处理硬度HRC≥44～50，为增加刃口耐磨性，常采用铬铁基型合金粉堆焊强化处理，堆焊层硬度HRC50～60，表面应光滑平整。甩刀随刀轴高速旋转切断枝条，枝条捡拾性能较好，粉碎效率高，适应性强。甩刀的体积、质量和所受阻力小，消耗功率小。

3、直刀式粉碎刀一般由3 片直刀组合为一组，刀片之间留有较小间隔，刀片切割部位开刃，刀片厚度、材料选择和热处理方式与甩刀相同。作业时有多个刀片同时参与切断枝条，对细小枝条粉碎效果较好。该类刀片体积小、运转阻力小，消耗功率较小。

四、枝条粉碎还田机研制与应用

通过对曲阳县、顺平县、蠡县等保定综合试验站多个矮砧密植苹果园开展实地调研，发现3年龄苹果树春季修剪枝条切口直径大小分布如图4所示。对采集的苹果枝条样品进行力学性能测试，发现刚修剪下来的枝条的含水率一般在45%左右，随着含水率的降低，枝条的弹性模量表现出“上升→平稳→再上升”的规律性变化，苹果枝条的弹性模量在平稳阶段处在（0.6～0.8)×1010 Pa 之间，此时枝条含水率在15%～25%之间，是枝条粉碎作业的最佳时间。

 “十四五”以来，国家苹果产业技术体系果园生产管理机械化岗与河北农垚科技有限公司、高碑店市宝忠农具厂等农机制造企业合作，研制出3ZF系列悬挂式果树枝条粉碎还田机。该系列枝条粉碎还田机分别采用了锤爪式和Y型甩刀式粉碎刀，可使果树行间铺放的树枝在高速旋转的锤爪或甩刀作用下完全粉碎，最大粉碎树枝直径可达80 mm，图5为3ZF-150型果树枝条粉碎还田机作业示意图。

截止到2024年3月，新型果树枝条粉碎还田机已在保定综合试验站的曲阳县、顺平县、蠡县的果园大户中示范应用面积累计超过5000亩。图6所示为果树枝条粉碎还田机在果园应用情况。经田间测试，枝条粉碎长度≤15 mm的合格率达90%以上，作业效率为5～10亩/小时，但行间树干处漏捡枝条较多，因此作业时需要提前将枝条聚拢到行间，或在枝条粉碎机前端增加枝条聚拢装置。