茶園管理機械研究現狀及其在福建茶區的發展對策

傅立雯

(福建省農業機械鑒定推廣總站 350003)

茶園管理機械研究現狀及其在福建茶區的發展對策

傅立雯

(福建省農業機械鑒定推廣總站 350003)

耕作機與采茶機是茶園管理中最主要且使用最廣泛的兩類機械，該文總結了國內外這兩類機械的研發與應用現狀。根據福建茶園的地形、管理模式及茶樹品種，探討近幾年國內研發的較先進的耕作機與采茶機在福建茶園的適用性，并對其進一步研發與應用提出對策建議。

福建??；茶園；耕作機；采茶機；適用性

1965年，我國茶園面積超過印度，成為世界上茶園面積最大的國家，并于2005年茶葉產量超過印度，成為最大產茶國[1]。目前，茶園主要分布在福建、四川、浙江、云南、湖北、貴州等19個省份。據統計[2]：2014年，全國茶葉采摘面積185.72萬hm2，茶葉總產量192.45萬t，居世界第1位；2015年，全國茶葉產量達到224.9萬t，占全世界總產量的42.6%。一方面是茶葉生產快速發展，另一方面是農村勞動力的不斷流失，導致農村勞動力緊缺，成為當前限制我國茶產業發展的瓶頸。因此，當務之急是發展茶園生產管理的機械化，其中最主要的管理機械為耕作機和采茶機。本文總結了近幾年國內外耕作機和采茶機的研究現狀，分析了福建茶園地形、管理模式以及茶樹品種等因素，探討現有耕作機和采茶機在福建茶園的適用性及發展對策。

1 茶園耕作機研究現狀

1.1 國外研究現狀

蘇聯是世界上最早研究茶園耕作機械的國家，其鹿兒島等研究中心設計出的小型或大型拖拉機，可對茶園進行淺耕、深耕、除草、施肥等作業，但世界上最早實現茶葉生產機械化的國家是日本，且其茶園耕作機性能較好[3-5]。2008年日本茶園管理普遍采用履帶液壓行走裝置[6]。近年來，日本研制出的自走式小型茶園深耕機[7]，使茶園耕作趨向自動化。除此之外，肯尼亞、斯里蘭卡、印度等國家也較早開始研制茶園耕作機械[8]。雖然國外的耕作機發展較快，而且水平較高，但由于我國茶園多處于山地和丘陵地區，具有坡度大、行間距小、不同茶類生長態勢差異大等特點，國外的耕作機械并不能直接引進應用于我國的茶園耕作生產。

1.2 國內研究現狀

近幾年，我國的耕作機也逐漸發展起來，2008年王兆群等[9]發明了一種旋刨茶園深耕機旋刨刀，L型深耕刀的設計提高了其抗彎曲強度和耐磨損性能，能較好地解決深耕刀在使用中斷裂的問題。2010年楊國芳等[10-11]發明了手扶式茶園耕作機，既可以滿足茶園管理對旋耕深度的要求，降低了機械對茶樹根系和樹枝的損傷；又能防止耕作機側翻，提高操作時的安全性。肖宏儒等[12]研制成功的高地隙履帶自走式管理機械，成為中國首次實現橫跨茶棚并在狹窄的茶行進行作業的機械，大幅度降低了勞動強度[12]。2013年肖宏儒等[13-14]發明了仿照人工掘地動作的可掛接茶園深耕機，可進行間隔刨土和拋土作業。2015年在耕作機領域的發明有了新突破，其可針對山地、丘陵、旱田，并具有翻耕深度選擇性強的特點[7,15-17]。

2 茶園采茶機研究現狀

2.1 國外研究現狀

日本是世界上最早研發采茶機的國家，1955年發明了小型采茶機，1976年生產了大型自走式和乘坐式采茶機[2]。隨著科技的發展，日本的采茶機形式多樣，有手持式、軌道自走式和機械傳動乘用式；且割式多元化，有往復切割式、螺旋滾刀式、螺旋滾折式和水平圓盤式等[6,18]。如今，日本的茶園采茶機一般都由液壓驅動的高地隙底盤構成，操作穩定，且機械手采摘精確，能夠保持所采摘芽葉的完整性。

除日本之外，蘇聯、澳大利亞、美國和英國等國家紛紛投入研發，成功研制出多款采茶機應用于本國生產[2]。20世紀30年代，蘇聯發明了該國第一臺三輪型采茶機，隨后又研發出了自走折斷式采茶機和切割式采茶機；澳大利亞的Williames茶葉有限公司研制出了世界上第一臺具有篩選功能的采茶機，能根據芽葉的成熟度進行選擇性采摘；美國和英國均采用地輪式長機身的采茶機，操作穩定且作業效率高。除此之外，印度、斯里蘭卡、法國和阿根廷等國家也紛紛開展采茶機的研制，逐步實現采摘機械化。

2.2 國內研究現狀

我國采茶機的研制始于1958年。20世紀70年代，我國的采茶機已經出現了手動、機動和電動3種動力類型，切割方式有水平鉤刀切割、螺旋滾刀切割和往復切割等[19]，1979年從日本引進了幾臺不同型號的采茶機，對其性能進行試驗對比研究，得出往復切割方式能較好地滿足茶葉采摘要求，其中的雙人采茶機較單人采茶機的效率更高[20]。2014年升降機構件和傳感器在采茶機上的應用，實現了自動調整采摘高度，使得機械采摘更加智能化[21-22]。篩選與扶葉采茶機的問世，保證了小芽和小葉不被破壞而得以保留，采下的芽葉完整率較高，保證了鮮葉的產量及品質。電動采茶機和太陽能采茶機的研發，實現了作業過程中噪音小、環保效能好、操作簡單，適用于家庭式生產經營[23-26]。2015年，肖宏儒等[27]針對丘陵山區茶園采茶問題設計了一款手扶自走式雙行采茶機，其將粗調與精調合理結合，隨動性大，采收高度可便捷調控。駱壽英等[28-30]開發了一系列智能化監控系統硬件結構，為實現采茶機智能化打下基礎。2016年，湯一平等[31]利用茶葉綠色最大差別法獲取RGB閾值進行機器視覺采摘的研發，與全液壓驅動式履帶行走裝置相結合，可自動識別并采摘不同嫩度的茶葉。裴偉等[32]提出利用凸透鏡原理獲取圖像判斷茶葉嫩度以及二維位置，為后續茶葉智能化采摘機械的研發提供更精確的思路。

3 福建茶園基本情況

3.1 茶區地形

福建茶區主要分布在閩南、閩北、閩東和閩西。不同茶區的地形存在明顯的差異。

閩南主產烏龍茶，主要分布在安溪縣，而安溪縣又以湖頭盆地西緣為界限，以東稱外安溪，以西稱內安溪。外安溪地勢較平緩，多為低山丘陵，平均海拔300～400 m；內安溪地勢較高峻，山巒陡峭，平均海拔600～700 m。茶園土壤以紅壤為主。

閩北代表地武夷山市，是大紅袍的原產地，地處福建省西北部，與江西省交界。境內東、西、北部群山環抱，峰巒疊嶂，中南部較平坦，為山地丘陵區，地勢由西北向東南傾斜，且內部地勢海拔相差大。屬紅色砂礫巖低山丘陵地形。

閩東主產白茶、紅茶和花茶，主要代表地區是福鼎市，其地勢呈現西北高、東南低，山地和丘陵地占91.03%、盆谷與平原占8.97%[33]。茶園大多地處海拔500～800 m，甚至1000 m以上。茶園土壤主要有紅壤、黃壤、柴色土和沖積土。

閩西包括龍巖市新羅區、長汀縣、連城縣、上杭縣、武平縣、永定區和漳平市，其整體地勢呈現西高東低、北高南低，地形多為高山丘陵。茶園土壤以紅壤為主[34]。

3.2 茶園經營模式

福建省的茶園經營模式主要以農戶小規模家庭式經營為主，輔以茶葉企業小規模的茶園基地栽培，其經營地分散，規模小，對茶園耕作機械的需求少，購買力低，造成機械化程度低。2006年，安溪縣農民自主創建的長坑珍田茶葉合作社是福建省第一家茶葉專業合作社，合作模式受到政府的大力支持，經營模式逐漸推廣到全省各個產茶區，使得茶園管理更趨向規范化、規?；蜋C械化。近幾年，安溪縣政府針對農民專業合作社出臺了一些政策，提出發展和規范化建設典型茶葉專業合作社。目前，發展起來的合作社主要有以下類型[35]：一是龍頭企業帶動型。企業長期與茶農合作，實時進行茶園統一管理。二是村委會或能人帶動的茶葉合作社。通過有經營能力或經濟實力的人召集茶農、集中土地進行規模生產，統一進行資金與技術的投入，帶動茶農集體搞好茶園管理。三是聯保小組結合型。即同一區域的5～15戶茶農自愿組成聯保小組，以互相監督、互相牽制為原則，進行茶園管理。四是跨村聯合組建型。即不同的行政村間組建茶葉專業合作社，進行優勢互補、聯合經營的茶園管理模式。

在閩北地區日益發展起來的產業集群，對茶園生產機械化起到了很好的促進作用。在特定群域內形成一條關聯公司、供應商、農戶的專業化產業鏈，從而形成產品競爭優勢，降低信息交流和物流成本。集群化的生產使得企業與農戶之間能夠各取所需，通過對農戶進行專業化培訓，并科學運用現代技術，如茶園水肥灌溉系統、運用修剪機和采茶機等進行機械化的栽培管理，在降低勞動成本的同時，也促進了茶葉產量、品質的提高。

3.3 茶樹品種

福建省的茶類豐富，茶樹品種較多。據統計，2003年福建茶區栽培的茶樹品種有100多個，其中種植面積排在前10位的有：福云6號、福鼎大毫、鐵觀音、水仙、福鼎大白茶、毛蟹、福安大白茶、奇蘭、黃金桂和肉桂。截至2010年，僅由福建省農業科學院選育的茶樹品種就有13個被鑒定為國家級良種，分別是福云6號、福云7號、福云10號、黃觀音、悅茗香、金觀音、黃奇、金牡丹、紫牡丹、黃玫瑰、春蘭、丹桂和瑞香；有5個品種被鑒定為省級良種，分別為福云595、朝陽、九龍袍、早春毫和紫玫瑰。

福建茶樹不僅品種多，而且類型多樣，如：從熟期分，福云6號、早春毫等為特早生品種，福云7號、福云10號、黃觀音、金觀音和丹桂等為早生品種，悅茗香、瑞香、紫玫瑰和紫牡丹等為中生品種。從生長類型分，紫玫瑰、紫牡丹、金牡丹、瑞香等為灌木型，黃玫瑰、早春毫、黃奇等為小喬木型。從生長習性分，福云7號、黃玫瑰、紫玫瑰、紫牡丹、本山、水仙和黃觀音等具有樹干枝條較直立、節間長、新梢密度大、發芽整齊等特點，比較適合機采；而丹桂、福云10號、春蘭、鐵觀音等具有樹姿半開張或樹形披展，枝條斜生，芽葉稀疏等特點，不宜機采[36-38]。不同茶樹品種生長習性不同，對耕作機械的要求和適應性也不同。

4 福建茶區機械化的問題與對策

國內外的大量實踐證明，實現茶園管理機械化，可以解決茶園開墾、耕作，以及采摘時工作強度大、勞動力緊張的問題，機采還可大大降低手采的漏采率，提高茶葉產量，增加茶農收入。并且機器作業成本比人工作業勞動成本低、效率高，可起到降低生產成本，提高生產效率的目的。因此，茶園管理機械化勢在必行。雖然近幾年我國針對茶園耕作機與采茶機的研發越來越趨向智動化，自行式或履帶式機械陸續問世，傳感器、升降機、色差自動識別系統等的運用，大大推進了我國茶園管理的機械化進程。但福建省作為產茶大省之一，多數還延續著使用半自動化的機械裝備。因此，探討進一步提升福建省茶園管理的機械化水平，已成為當前亟待解決的重要課題。

4.1 存在的主要問題

4.1.1 適用機械不多 目前，國內外研制出的茶園自動管理耕作機或采茶機因其機身大，占地面積大，履帶式或行走式的機械更適用于平地或坡度小的茶園，而福建省茶區的地形多為山地、丘陵，海拔較高，坡度較陡，一些大型自動化機械難以進入，而且國內針對山地、丘陵茶園的適用機械不多，且多為半自動化作業模式，其成本高，推廣難度大。

4.1.2 現有生產條件及管理模式難以適應機械化生產要求 首先是長期以來，茶樹育種偏重于地域環境的生長適應性，主要目的在于提高茶樹產量與品質，對機械適應性關注度不高。其次，前期茶園種植規劃普遍存在重視茶樹的種植管理技術，忽視后期機械作業生產，導致難以適應機械化生產的現狀。第三，福建茶園耕作模式固定化，缺乏統一耕作管理。在茶園開墾時，設置茶行間距普遍較小，無法滿足機械通行，加大了機械化耕作的難度，軌道式或履帶式機械在福建茶區適應性不高，很難被茶農接受，在福建推廣較少。茶農更傾向于購買機械裝備簡單、攜帶方便、操作簡易的落后機械設備。第四，由于普遍存在茶園個體經營的管理模式，茶農資金有限，無力購置機械?？傊F有生產條件及管理模式難以適應機械化的發展要求。各種類型茶葉合作社的建立雖然可以較大程度上改善資金問題，但更多的合作社只重視互相監督管理，忽視茶園管理機械的應用與更新。因此，當務之急是轉變觀念，改進茶園的生產及管理模式，使之適應機械化發展要求。

4.1.3 茶區尚缺乏科學的種植規劃和品種布局 福建茶區茶樹品種多、繁、雜，一些適制性廣的茶樹品種得到推廣種植，如：福鼎大毫茶和福安大白茶等適制白茶、紅茶和綠茶，福云6號和福云7號等適制紅茶和綠茶，梅占、黃旦、毛蟹、黃玫瑰和八仙茶等適制烏龍茶、紅茶和綠茶等。一些適制性強的茶樹品種種植較分散，如鐵觀音、本山適制閩南烏龍茶，元宵綠適制名優綠茶，正山小種適制紅茶，大紅袍適制閩北烏龍茶等。很多茶農為了適應市場茶類需求的變更，會采取保守種植措施——品種多而規模小。由于品種間生長習性不同，這就削弱了茶農對茶園管理機械的需求，限制了茶園機械化的進程。

4.2 對策建議

4.2.1 加大資金投入，搞好基礎建設 針對福建茶園地形特點，加大政府財政投入，也可吸引投資商，抓緊建設山地茶園道路，保證機動車輛通行，為今后引入大型茶園管理機械做準備。建議邀請茶葉及其相關機械科研與生產管理專家進行實地考察，針對地域差異做出相應調整，使得茶園基礎建設更有利、更符合機械化管理要求。政府應及時更新農機補貼事項。茶葉機械廠商應上山指導，可以以試驗的形式向茶農推薦，并向茶農普及機械操作的技術與流程。

4.2.2 做好示范基地 政府應鼓勵一些大型茶企優先做示范基地，進行較大規模茶園的統一管理，從挖溝抓起，合理控制行間距，優先引進新設備，進行規范化作業管理，從經濟效益上讓茶農看到設備的優勢。政府、企業或者個體戶可以先購置先進設備租賃給茶農和合作社，或者提供一條龍服務，不僅可促進第三產業的發展，而且可推進茶園管理機械化的進程，既可以解決茶農資金短缺問題，也可以使茶園機械得到廣泛推廣和利用，并有助于及時更新。通過示范作用，讓茶農認識到在茶園推廣機械化具有提高生產力，降低勞動強度，降低成本，提高效益的優勢。

4.2.3 根據品種生長特性，進行規?；N植 通過合作社的統一經營，可加強同一區域同一品種或者生長習性相近的茶樹品種相對集中種植，為日后機械化栽培管理奠定基礎。

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(責任編輯：楊小萍)

Present status of research and manufacture of tea farm management machinery and its development countermeasures in tea-producing areas in Fujian

FU Li-wen

(FujianAgriculturalMachineryIdentificationandExtensionStation,FujianProvince350003)

Tea tillage machine and plucking machine are two types of machines mainly and widely used in tea farm management. This paper summarized research-development and application status of these two management machines in home and abroad. Based on terrain, management model and varieties of tea farm in Fujian Province, we discussed the applicability of home-made advanced tillage machine and plucking machine which developed in last few years in the tea farms of Fujian Province and proposed some countermeasures and suggestions to further research and apply these two machines.

Fujian Province; tea farm; tillage machine; tea plucking machine; applicability

2017-03-31

傅立雯，女，1984年生，農藝師。

10.13651/j.cnki.fjnykj.2017.04.021