Mongoose populate връща празен масив

Използвайте тип вместо $type в MerchantSchema.

var MerchantSchema = new mongoose.Schema({
  packages: [{ type: mongoose.Schema.Types.ObjectId, ref: 'Package'}]
},
{
    typeKey: '$type',
    timestamps: { createdAt: 'created_at', updatedAt: 'updated_at'}
});

module.exports = mongoose.model('Merchant', MerchantSchema);

Проверете дали има масив от ObjectId срещу пакети във вашия документ на търговец.