果树根系断切机械是矮砧密植果园树体管理轻简化的技术手段之一。针对矮砧密植苹果园根系管控劳动强度大,作业不方便等难题,探究果树根系断切原理及断根刀断切“根土复合体”受力模型分析,根据苹果树树体管理及园艺技术要求,应用AIP设计果树根系断切装置及关键零部件,果树根系断切装置满足断根深度、断根距果树主干距离及断根角度调整。对果树根系断切装置关键部件断根刀进行优化设计分析及试验验证,实现苹果树根系断切作业。通过调研矮砧密植苹果园种植模式与根系断切作业要求,设计果树根系断切装置,并设计直断根刀、带铲直断根刀、凿形断根刀、带铲凿形断根刀4把不同参数断根刀。应用有限元分析软件对不同参数断根刀断切“根土复合体”进行有限元模拟仿真,验证“根土复合体”模型的可靠性与合理性,通过有限元分析得不同参数断根刀断切“根土复合体”断切过程及所受最大阻力和切削能量。有限元分析结果可知,带铲直断根刀和凿形断根刀断切效果较好,直断根刀和带铲凿形断根刀断切效果较差。通过有限元软件对不同参数断根刀进行静力学仿真分析,得到不同参数断根刀强度满足要求,便于加工制造后进行断根刀作业性能试验研究。对断根刀进行作业性能试验研究验证不同参数断根刀所受水平阻力和有限元分析结果基本一致,对不同参数断根刀的断根质量、入土时间、所受水平阻力、土壤扰动量以及作业后切痕宽度设计权重优化得最优作业断根刀为带铲直断根刀。通过断根刀作业性能试验研究验证苹果树根系断切仿真分析,对果树根系断切装置断根刀进行优化设计分析,选取最优作业断根刀,满足果树根系断切装置设计要求。应用最优作业断根刀进行田间试验,通过田间试验可知,果树根系断切装置作业后根系平整断切率为91%,撕裂率为4%,满足园艺要求,并通过观察试验现场可知,果树根系断切装置作业后,所留切痕宽度较小,土壤不外翻且土壤弥合较好,机具通过性良好,果树根系断切装置作业性能良好,满足作业要求。通过正交试验可知,长枝富士苹果树不同处理中影响新梢伸长量最佳因素水平组合为双侧,深度40 cm,角度20°,距离50 cm。短枝富士苹果树不同处理中影响新梢伸长量最佳因素水平组合为单侧,深度40 cm,角度10°,距离70 cm。果树根系断切既能抑制也能促进苹果树生长,从而证明了苹果树根系断切对苹果树生长起到促、控效果。