傅立雯

(福建省农业机械鉴定推广总站 350003)

茶园管理机械研究现状及其在福建茶区的发展对策

傅立雯

(福建省农业机械鉴定推广总站 350003)

耕作机与采茶机是茶园管理中最主要且使用最广泛的两类机械，该文总结了国内外这两类机械的研发与应用现状。根据福建茶园的地形、管理模式及茶树品种，探讨近几年国内研发的较先进的耕作机与采茶机在福建茶园的适用性，并对其进一步研发与应用提出对策建议。

福建省；茶园；耕作机；采茶机；适用性

1965年，我国茶园面积超过印度，成为世界上茶园面积最大的国家，并于2005年茶叶产量超过印度，成为最大产茶国[1]。目前，茶园主要分布在福建、四川、浙江、云南、湖北、贵州等19个省份。据统计[2]：2014年，全国茶叶采摘面积185.72万hm2，茶叶总产量192.45万t，居世界第1位；2015年，全国茶叶产量达到224.9万t，占全世界总产量的42.6%。一方面是茶叶生产快速发展，另一方面是农村劳动力的不断流失，导致农村劳动力紧缺，成为当前限制我国茶产业发展的瓶颈。因此，当务之急是发展茶园生产管理的机械化，其中最主要的管理机械为耕作机和采茶机。本文总结了近几年国内外耕作机和采茶机的研究现状，分析了福建茶园地形、管理模式以及茶树品种等因素，探讨现有耕作机和采茶机在福建茶园的适用性及发展对策。

1 茶园耕作机研究现状

1.1 国外研究现状

苏联是世界上最早研究茶园耕作机械的国家，其鹿儿岛等研究中心设计出的小型或大型拖拉机，可对茶园进行浅耕、深耕、除草、施肥等作业，但世界上最早实现茶叶生产机械化的国家是日本，且其茶园耕作机性能较好[3-5]。2008年日本茶园管理普遍采用履带液压行走装置[6]。近年来，日本研制出的自走式小型茶园深耕机[7]，使茶园耕作趋向自动化。除此之外，肯尼亚、斯里兰卡、印度等国家也较早开始研制茶园耕作机械[8]。虽然国外的耕作机发展较快，而且水平较高，但由于我国茶园多处于山地和丘陵地区，具有坡度大、行间距小、不同茶类生长态势差异大等特点，国外的耕作机械并不能直接引进应用于我国的茶园耕作生产。

1.2 国内研究现状

近几年，我国的耕作机也逐渐发展起来，2008年王兆群等[9]发明了一种旋刨茶园深耕机旋刨刀，L型深耕刀的设计提高了其抗弯曲强度和耐磨损性能，能较好地解决深耕刀在使用中断裂的问题。2010年杨国芳等[10-11]发明了手扶式茶园耕作机，既可以满足茶园管理对旋耕深度的要求，降低了机械对茶树根系和树枝的损伤；又能防止耕作机侧翻，提高操作时的安全性。肖宏儒等[12]研制成功的高地隙履带自走式管理机械，成为中国首次实现横跨茶棚并在狭窄的茶行进行作业的机械，大幅度降低了劳动强度[12]。2013年肖宏儒等[13-14]发明了仿照人工掘地动作的可挂接茶园深耕机，可进行间隔刨土和抛土作业。2015年在耕作机领域的发明有了新突破，其可针对山地、丘陵、旱田，并具有翻耕深度选择性强的特点[7,15-17]。

2 茶园采茶机研究现状

2.1 国外研究现状

日本是世界上最早研发采茶机的国家，1955年发明了小型采茶机，1976年生产了大型自走式和乘坐式采茶机[2]。随着科技的发展，日本的采茶机形式多样，有手持式、轨道自走式和机械传动乘用式；且割式多元化，有往复切割式、螺旋滚刀式、螺旋滚折式和水平圆盘式等[6,18]。如今，日本的茶园采茶机一般都由液压驱动的高地隙底盘构成，操作稳定，且机械手采摘精确，能够保持所采摘芽叶的完整性。

除日本之外，苏联、澳大利亚、美国和英国等国家纷纷投入研发，成功研制出多款采茶机应用于本国生产[2]。20世纪30年代，苏联发明了该国第一台三轮型采茶机，随后又研发出了自走折断式采茶机和切割式采茶机；澳大利亚的Williames茶叶有限公司研制出了世界上第一台具有筛选功能的采茶机，能根据芽叶的成熟度进行选择性采摘；美国和英国均采用地轮式长机身的采茶机，操作稳定且作业效率高。除此之外，印度、斯里兰卡、法国和阿根廷等国家也纷纷开展采茶机的研制，逐步实现采摘机械化。

2.2 国内研究现状

我国采茶机的研制始于1958年。20世纪70年代，我国的采茶机已经出现了手动、机动和电动3种动力类型，切割方式有水平钩刀切割、螺旋滚刀切割和往复切割等[19]，1979年从日本引进了几台不同型号的采茶机，对其性能进行试验对比研究，得出往复切割方式能较好地满足茶叶采摘要求，其中的双人采茶机较单人采茶机的效率更高[20]。2014年升降机构件和传感器在采茶机上的应用，实现了自动调整采摘高度，使得机械采摘更加智能化[21-22]。筛选与扶叶采茶机的问世，保证了小芽和小叶不被破坏而得以保留，采下的芽叶完整率较高，保证了鲜叶的产量及品质。电动采茶机和太阳能采茶机的研发，实现了作业过程中噪音小、环保效能好、操作简单，适用于家庭式生产经营[23-26]。2015年，肖宏儒等[27]针对丘陵山区茶园采茶问题设计了一款手扶自走式双行采茶机，其将粗调与精调合理结合，随动性大，采收高度可便捷调控。骆寿英等[28-30]开发了一系列智能化监控系统硬件结构，为实现采茶机智能化打下基础。2016年，汤一平等[31]利用茶叶绿色最大差别法获取RGB阈值进行机器视觉采摘的研发，与全液压驱动式履带行走装置相结合，可自动识别并采摘不同嫩度的茶叶。裴伟等[32]提出利用凸透镜原理获取图像判断茶叶嫩度以及二维位置，为后续茶叶智能化采摘机械的研发提供更精确的思路。

3 福建茶园基本情况

3.1 茶区地形

福建茶区主要分布在闽南、闽北、闽东和闽西。不同茶区的地形存在明显的差异。

闽南主产乌龙茶，主要分布在安溪县，而安溪县又以湖头盆地西缘为界限，以东称外安溪，以西称内安溪。外安溪地势较平缓，多为低山丘陵，平均海拔300～400 m；内安溪地势较高峻，山峦陡峭，平均海拔600～700 m。茶园土壤以红壤为主。

闽北代表地武夷山市，是大红袍的原产地，地处福建省西北部，与江西省交界。境内东、西、北部群山环抱，峰峦叠嶂，中南部较平坦，为山地丘陵区，地势由西北向东南倾斜，且内部地势海拔相差大。属红色砂砾岩低山丘陵地形。

闽东主产白茶、红茶和花茶，主要代表地区是福鼎市，其地势呈现西北高、东南低，山地和丘陵地占91.03%、盆谷与平原占8.97%[33]。茶园大多地处海拔500～800 m，甚至1000 m以上。茶园土壤主要有红壤、黄壤、柴色土和冲积土。

闽西包括龙岩市新罗区、长汀县、连城县、上杭县、武平县、永定区和漳平市，其整体地势呈现西高东低、北高南低，地形多为高山丘陵。茶园土壤以红壤为主[34]。

3.2 茶园经营模式

福建省的茶园经营模式主要以农户小规模家庭式经营为主，辅以茶叶企业小规模的茶园基地栽培，其经营地分散，规模小，对茶园耕作机械的需求少，购买力低，造成机械化程度低。2006年，安溪县农民自主创建的长坑珍田茶叶合作社是福建省第一家茶叶专业合作社，合作模式受到政府的大力支持，经营模式逐渐推广到全省各个产茶区，使得茶园管理更趋向规范化、规模化和机械化。近几年，安溪县政府针对农民专业合作社出台了一些政策，提出发展和规范化建设典型茶叶专业合作社。目前，发展起来的合作社主要有以下类型[35]：一是龙头企业带动型。企业长期与茶农合作，实时进行茶园统一管理。二是村委会或能人带动的茶叶合作社。通过有经营能力或经济实力的人召集茶农、集中土地进行规模生产，统一进行资金与技术的投入，带动茶农集体搞好茶园管理。三是联保小组结合型。即同一区域的5～15户茶农自愿组成联保小组，以互相监督、互相牵制为原则，进行茶园管理。四是跨村联合组建型。即不同的行政村间组建茶叶专业合作社，进行优势互补、联合经营的茶园管理模式。

在闽北地区日益发展起来的产业集群，对茶园生产机械化起到了很好的促进作用。在特定群域内形成一条关联公司、供应商、农户的专业化产业链，从而形成产品竞争优势，降低信息交流和物流成本。集群化的生产使得企业与农户之间能够各取所需，通过对农户进行专业化培训，并科学运用现代技术，如茶园水肥灌溉系统、运用修剪机和采茶机等进行机械化的栽培管理，在降低劳动成本的同时，也促进了茶叶产量、品质的提高。

3.3 茶树品种

福建省的茶类丰富，茶树品种较多。据统计，2003年福建茶区栽培的茶树品种有100多个，其中种植面积排在前10位的有：福云6号、福鼎大毫、铁观音、水仙、福鼎大白茶、毛蟹、福安大白茶、奇兰、黄金桂和肉桂。截至2010年，仅由福建省农业科学院选育的茶树品种就有13个被鉴定为国家级良种，分别是福云6号、福云7号、福云10号、黄观音、悦茗香、金观音、黄奇、金牡丹、紫牡丹、黄玫瑰、春兰、丹桂和瑞香；有5个品种被鉴定为省级良种，分别为福云595、朝阳、九龙袍、早春毫和紫玫瑰。

福建茶树不仅品种多，而且类型多样，如：从熟期分，福云6号、早春毫等为特早生品种，福云7号、福云10号、黄观音、金观音和丹桂等为早生品种，悦茗香、瑞香、紫玫瑰和紫牡丹等为中生品种。从生长类型分，紫玫瑰、紫牡丹、金牡丹、瑞香等为灌木型，黄玫瑰、早春毫、黄奇等为小乔木型。从生长习性分，福云7号、黄玫瑰、紫玫瑰、紫牡丹、本山、水仙和黄观音等具有树干枝条较直立、节间长、新梢密度大、发芽整齐等特点，比较适合机采；而丹桂、福云10号、春兰、铁观音等具有树姿半开张或树形披展，枝条斜生，芽叶稀疏等特点，不宜机采[36-38]。不同茶树品种生长习性不同，对耕作机械的要求和适应性也不同。

4 福建茶区机械化的问题与对策

国内外的大量实践证明，实现茶园管理机械化，可以解决茶园开垦、耕作，以及采摘时工作强度大、劳动力紧张的问题，机采还可大大降低手采的漏采率，提高茶叶产量，增加茶农收入。并且机器作业成本比人工作业劳动成本低、效率高，可起到降低生产成本，提高生产效率的目的。因此，茶园管理机械化势在必行。虽然近几年我国针对茶园耕作机与采茶机的研发越来越趋向智动化，自行式或履带式机械陆续问世，传感器、升降机、色差自动识别系统等的运用，大大推进了我国茶园管理的机械化进程。但福建省作为产茶大省之一，多数还延续着使用半自动化的机械装备。因此，探讨进一步提升福建省茶园管理的机械化水平，已成为当前亟待解决的重要课题。

4.1 存在的主要问题

4.1.1 适用机械不多 目前，国内外研制出的茶园自动管理耕作机或采茶机因其机身大，占地面积大，履带式或行走式的机械更适用于平地或坡度小的茶园，而福建省茶区的地形多为山地、丘陵，海拔较高，坡度较陡，一些大型自动化机械难以进入，而且国内针对山地、丘陵茶园的适用机械不多，且多为半自动化作业模式，其成本高，推广难度大。

4.1.2 现有生产条件及管理模式难以适应机械化生产要求 首先是长期以来，茶树育种偏重于地域环境的生长适应性，主要目的在于提高茶树产量与品质，对机械适应性关注度不高。其次，前期茶园种植规划普遍存在重视茶树的种植管理技术，忽视后期机械作业生产，导致难以适应机械化生产的现状。第三，福建茶园耕作模式固定化，缺乏统一耕作管理。在茶园开垦时，设置茶行间距普遍较小，无法满足机械通行，加大了机械化耕作的难度，轨道式或履带式机械在福建茶区适应性不高，很难被茶农接受，在福建推广较少。茶农更倾向于购买机械装备简单、携带方便、操作简易的落后机械设备。第四，由于普遍存在茶园个体经营的管理模式，茶农资金有限，无力购置机械。总之，现有生产条件及管理模式难以适应机械化的发展要求。各种类型茶叶合作社的建立虽然可以较大程度上改善资金问题，但更多的合作社只重视互相监督管理，忽视茶园管理机械的应用与更新。因此，当务之急是转变观念，改进茶园的生产及管理模式，使之适应机械化发展要求。

4.1.3 茶区尚缺乏科学的种植规划和品种布局 福建茶区茶树品种多、繁、杂，一些适制性广的茶树品种得到推广种植，如：福鼎大毫茶和福安大白茶等适制白茶、红茶和绿茶，福云6号和福云7号等适制红茶和绿茶，梅占、黄旦、毛蟹、黄玫瑰和八仙茶等适制乌龙茶、红茶和绿茶等。一些适制性强的茶树品种种植较分散，如铁观音、本山适制闽南乌龙茶，元宵绿适制名优绿茶，正山小种适制红茶，大红袍适制闽北乌龙茶等。很多茶农为了适应市场茶类需求的变更，会采取保守种植措施——品种多而规模小。由于品种间生长习性不同，这就削弱了茶农对茶园管理机械的需求，限制了茶园机械化的进程。

4.2 对策建议

4.2.1 加大资金投入，搞好基础建设 针对福建茶园地形特点，加大政府财政投入，也可吸引投资商，抓紧建设山地茶园道路，保证机动车辆通行，为今后引入大型茶园管理机械做准备。建议邀请茶叶及其相关机械科研与生产管理专家进行实地考察，针对地域差异做出相应调整，使得茶园基础建设更有利、更符合机械化管理要求。政府应及时更新农机补贴事项。茶叶机械厂商应上山指导，可以以试验的形式向茶农推荐，并向茶农普及机械操作的技术与流程。

4.2.2 做好示范基地 政府应鼓励一些大型茶企优先做示范基地，进行较大规模茶园的统一管理，从挖沟抓起，合理控制行间距，优先引进新设备，进行规范化作业管理，从经济效益上让茶农看到设备的优势。政府、企业或者个体户可以先购置先进设备租赁给茶农和合作社，或者提供一条龙服务，不仅可促进第三产业的发展，而且可推进茶园管理机械化的进程，既可以解决茶农资金短缺问题，也可以使茶园机械得到广泛推广和利用，并有助于及时更新。通过示范作用，让茶农认识到在茶园推广机械化具有提高生产力，降低劳动强度，降低成本，提高效益的优势。

4.2.3 根据品种生长特性，进行规模化种植 通过合作社的统一经营，可加强同一区域同一品种或者生长习性相近的茶树品种相对集中种植，为日后机械化栽培管理奠定基础。

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(责任编辑：杨小萍)

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，农艺师。

10.13651/j.cnki.fjnykj.2017.04.021