秦巴山区茶园管理省力化策略

丁文芹，肖宏儒*，宋志禹，肖苏伟，韩余，夏先飞，梅松

1.农业农村部南京农业机械化研究所，210014；2.中国热带农业科学院橡胶研究所，570100

秦巴山区茶园地形陡峭，坡度大于25°的山地茶园面积占茶园总面积的75%以上，人工作业强度大，综合机械化程度不足5%，而市场上可供选择的耕作、施肥、修剪、植保及采摘机械多以中型、大型为主，针对山地茶园的茶园专用机械非常少，秦巴山区茶园机械化发展较为滞后，严重影响了茶产业的发展。秦巴山区茶农年龄普遍在50～60 岁，茶叶劳动力成本占70%以上，20年后谁来种茶、谁来采茶、如何种茶将成为秦巴山区茶园面临的最严重的问题。

因此通过研究当前秦巴山区茶园的耕作、施肥、修剪、植保及采摘等环节作业现状，重点针对山地茶园机械化技术特点剖析山地茶园机械化存在的问题，提出秦巴山区茶园管理省力化策略，以加快秦巴山区茶园机械化进程。

一、秦巴山区茶园生产管理现状

秦巴山区茶园90%以上为家庭小块型茶园，单块茶园面积为0.33～0.53 hm2，由于山区梯级茶园居多，地形坡度最大可达38.21°，树龄在15～25 a的老茶园占90%，茶园行距1.2～1.5 m，陡坡梯级茶园多为双行条栽[1]。由于秦巴山区茶园地形险要，坡度陡，茶园机具上山难，适用于秦巴山区茶园的专用机械少。茶园中基本没有建设主干道、支道、机耕道。

1.茶园耕作

秦巴山区茶园耕作以浅耕为主，主要选用市场上已有成型的背负式割草机配套除草机进行作业。茶园耕作以茶园地头的除草为主，茶行间基本免耕。茶园普遍使用除草剂，导致存在农药残留风险[2]。

2.茶园施肥

3.茶园修剪

秦巴山区茶园修剪主要采用日本产修剪设备，修剪质量高、占地面积小、重量轻、工作效率高，但是以手提为主，手臂劳动强度大，作业1 h 手臂会出现发抖的现象[4]。单边修剪机的价格比较低廉，可以取得较高的效益，主要适用于茶树的轻修剪、边缘修剪以及定型修剪等。

4.茶园植保

秦巴山区茶园病虫害防治主要采用传统的背负式手动喷雾器，茶园条件较好的有采用色板诱杀、太阳能杀虫灯物理防治技术与装备。目前负压捕虫技术与装备应用较少。

5.茶叶采摘

名优茶采摘全靠人工采摘，费工费时。目前，国内高校及科研院所对名优茶采摘技术均有研究，但研究成果尚未达到应用阶段。大宗茶的机械化采摘装备普遍采用往复切割式采茶机，按照动力方式分，有汽油式采茶机和电动采茶机等。

二、秦巴山区茶园管理省力化策略

1.推进宜机械化茶园标准化建设进程

茶园标准化建设是茶园机械化推行的立足之本，也是基础平台。由于茶园建设尚未有统一标准可执行，导致茶园机械与茶园种植之间出现农机农艺融合障碍。一类产品往往只能适应一部分种植模式的茶园，茶园中普遍使用的机械又多为大田作物中传统适用机械，从而导致产品市场乱、杂、无序。因此，推进机械化茶园标准化建设进程是加快秦巴山区机械化进程的首要条件。

目前秦巴山区茶园在建设方面主要存在以下问题：（1）茶园无机耕道，无田间机械掉头区域，茶园作业机械无法进入；（2）无系统化田间灌溉系统，水管暴露或者掩埋深度不够，对耕作机械、采茶机械作业时造成干涉；（3）树木套种杂乱无章，缺乏系统化规划，减少了茶园机械作业有效面积；（4）茶园梯度设置不合理，人工和机械均难以爬坡作业。

由于秦巴山区茶园以家庭不规则小田块的山地茶园为主，平缓坡茶园较少，因此因应以山地茶园（坡度15°～25°）标准化建设为主，其中作业道路根据茶园规模、地形和地貌等条件，设置规范的道路系统，机械作业主道宽2.5 m ，生产作业道宽1.0～1.5 m，机具调头道宽0.5～1.0 m，调头道外侧保留1～2 丛茶树作为保护行。丘陵茶园梯壁高度以1 m左右为宜，梯面宽度应在2 m以上，梯层两端要与斜坡道路连接。而平缓坡茶园可以在改造茶园和新建茶园中进行合理的机械化规划，包括道路网络建设、灌溉系统建设、防灾减灾系统建设等，农艺应调整配合农机，并根据茶园机械化生产技术要求，制定茶园机械化生产技术规程，以推进茶园机械化进程。

2.制定茶园机械化生产技术模式

传统茶园作业机械一般按照茶园作业的耕作、施肥、修剪、植保和采摘5 个环节进行划分，再针对每个作业环节的技术与装备进行详细的列支，每种作业机械均配有独立动力机械，导致茶园机械市场混乱，农户无法根据茶园条件选择适用的茶园作业机械，从而阻碍了茶园机械化技术与装备的发展和茶叶经济效益的突破。

我国茶园分布区域广，地形条件复杂多样，且各茶区茶园建设标准不一，农艺标准不一，造成了我国茶园机械化程度不足日本茶园综合机械化水平10%的局面[5]。研发的新机具往往只能适应一部分茶园，比如大型履带或轮式自走式茶园机械在平缓坡茶园具有较好的作业效果，而在坡度较大的山地茶园中行走较为困难且配套作业机具难以作业。中小型机具在山地茶园中可轻便化作业，但是用于平缓坡茶园中生产效率偏低，不能满足平缓坡茶园生产机械化需求，因此用一种设备实现所有茶园的机械化生产是不现实的。只有根据茶园的地形条件、种植特点，因地制宜，模式划分，才能覆盖茶园全地形、各环节，从而更好地推进茶园机械化生产技术发展进程。

白阳脸上的职业笑容僵了一僵。这家分手公司是他和何冰一起开的，他们俩从大学起就是类似于闺蜜和哥们儿的异性好友，以至于身边人无数次想把他们撮合在一起，然而不知为什么，两个人始终没有发展为恋人，结果就成了没有性别之分、无话不谈的死党。

为此，将我国茶园分为山地茶园、缓坡茶园和平坡茶园，提出相应的3 类机械化作业模式，并配套不同地形条件下的多种模块化多功能复式作业机具，针对性强，作业效率显著提高，有效降低投入成本。

针对山地茶园，重点发展轻简型、便携式茶园作业技术模式，以100 kg 以下的手扶式或者背负式机具为主，配套耕作、施肥、修剪、植保和采摘5个环节的作业机具。

针对缓坡茶园，重点发展乘坐自走式窄幅行间作业技术模式，配备快速接口，配套耕作、施肥、修剪、植保和采摘5 个环节作业机具于一机，实现一机多功能作业。

针对平坡茶园，重点发展大型乘坐自走式跨行作业技术模式，根据需要配套深松铲、立旋、卧旋、采摘、捕虫等作业机具。

3.优化、完善并创制相应模式下的茶园机械技术与装备

针对山地茶园，集成应用轻简型系列茶园机械化作业技术与装备。主要包括负压式茶树系列吸虫机、扶叶式单人采茶机、KMCG-30茶田翻耕管理机、C-6 茶园深耕机、KM1S-30 微耕松土机、KM3CJ-35 自走式双面修边机、KM3CX-700 背负式茶树修剪机等轻简型茶园机械化作业装备。

针对缓坡茶园，集成应用低地隙多功能茶园管理技术与装备（图1）。该装备旋耕生产率最高可达到0.24 hm2/h，其中创建的“针式”仿生耕作理论，耕作深度增加150%，达25.79 cm，功耗降低40%，深耕作业生产率最高可达到0.3 hm2/h，施肥作业在旋耕作业的同时进行，施肥量可在220～490 g/min范围调整，植保喷雾作业的生产率达0.3 hm2/h，旋耕时的碎土率达93%，埋草覆盖率达92.4%。

图1 低地隙多功能茶园管理装备

针对平坡茶园，集成应用高地隙多功能茶园管理技术与装备（图2）。该装备中耕除草生产率最高可达0.47 hm2/h，深松作业生产率最高可达到0.63 hm2/h，施肥作业在中耕除草或深松作业的同时进行，植保喷雾作业的生产率达0.99 hm2/h，中耕除草时的碎土率达95.7%，埋草覆盖率达97%，深松作业时深度达295～315 mm，生产效率在目前大型茶园作业装备中较为突出。

图2 高地隙多功能茶园管理技术与装备

针对采摘人工劳动强度高等难题，集成应用跨行自走式采茶技术与装备（图3）。创建的“有限选择性”最优采摘理论及扶叶仿生采摘技术、“即采即筛”复式作业技术，将漏采率由10%降至1%以内，茶叶完整率由60%增至80%，生产率增加40%，使夏秋茶资源获得充分利用；智能仿生采茶机器人的茶芽识别率不小于90%，采摘速度不小于40个/min，可替代人工。

图3 跨行自走式采茶装备

4.制定秦巴山区茶园机械化作业技术方案

（1）四川南江县

南江县茶园以山地茶园为主，以小型割灌机、单边修剪机、单双人采茶机、传统植保喷雾机、柴油机灌溉机组等应用为主。茶园机械品种少而简易、配套率不高、作业效率低，操作劳动强度大。

技术方案：由于南江县茶园地块大多比较零散，呈阶梯状分布，未设置机耕道，首先应在茶园设置机库，便于机具的存放和缩短机具在茶园之间的周转时间，减少茶农肩扛手抬的劳动强度。其次，减少茶园免耕面积，应用一机多能且同时具备割草和微耕功能的背负式或便携式茶园微耕机、茶园割草设备，以清除杂草和增强土壤肥力。中耕机可选用2～6 kW 动力配套的锄齿式翻耕机，点式耕作，阻力小省力，可以有效避免茶园中的石头对刀片的损伤；施肥可采用人工撒肥或用离心式撒肥机进行，再通过微耕机或者翻耕机将土肥充分混合；植保作业除了采用传统的背负式喷雾器之外，也可选用代表绿色防控技术的背负式吸虫机和光电气色复合式害虫捕获机；当地茶园的修剪和采摘在单、双人采茶机的基础上，茶园条件较好的可选用跨行自走式采茶技术与装备，修剪采茶一体，一机多用，作业效率高。

（2）四川平昌县

平昌县平坡茶园中主要存在排涝不及时导致茶园中央茶苗淹死的现象。为了有效缓解淹苗的现象，茶农会在茶行中间设置排水渠对茶园中的雨水进行排涝，导致茶园机械通过困难。由于劳动力缺乏，茶园基本免耕，不施有机肥，茶园土壤板结，较其他农田土壤含水率低，大部分茶园没有农机化生产道路。

技术方案：按照《茶叶生产技术规程》（NY/T 5018—2015）新建茶园或者改造老茶园，茶园作业以适宜缓坡、山地茶园机械化作业技术与装备为主。中耕和浅耕可选用最大耕深18 cm、耕宽为35 cm 的锄齿式茶园翻耕机和耕深在4～7 cm、耕宽在20～30 cm的茶园松土除草机；料斗容量为62 L 的自走式茶园撒肥机可用于平昌地区茶园的施肥作业；传统修剪可采用背负式或手持式单人修剪机、双人修剪机（弧形/平行），茶园定期修剪且存在封行的情况下可选用修剪宽度20～42 cm 可调、修剪高度100 cm 的自走式两面侧边修剪机进行茶园双侧边修剪作业；植保环节可选用代表茶园绿色防治技术的背负式吸虫机以及光电起色复合式害虫捕获机。

（3）陕西紫阳县

紫阳县茶园大多建设于汉江对面，以山地茶园为主，茶园纵向坡度较陡，且目前的茶树多为起垄种植，茶园机械运输困难，茶园尚未设置掉头区域，茶园修剪及采摘机械化程度较高，其他环节仍然以人工为主。

技术方案：新建茶园坡度较陡时应建立梯级茶园，茶园两侧1～2 m均应留有掉头区域，在茶园设置1～2 个机库。除草设备宜选用窄幅、便携式或背负式除草机为主；由于田埂中石头较多，中耕设备可采用轻简型锄齿式翻耕机；修剪设备可选背负式或者手持式单人、双人修剪机；采茶设备应以单人或者双人抬采茶设备为主，适宜机采的品种也可选用电动采茶机实现选择性采摘。

（4）湖北竹山县

竹山县山地、缓坡、平坡3 种地形茶园均存在，但是平坡茶园由于在茶园改造或者新建过程中缺乏标准化规划，茶园田埂较多、茶行较短、行间距不一，导致适用于平坡茶园的高地隙多功能茶园管理技术与装备在该县难以推广。此外，山地茶园普遍存在田头无掉头区域、排水渠设计不合理等问题。虽然目前全县茶园已有多个作业环节开始实现机械化，逐步向专业化精细化机械转变，但是部分作业环节仍然以人工为主，茶园管理总体机械化水平仍然不高。

技术方案：指导竹山县按照茶园机械化作业技术规程进行茶园建设，在标准化茶园的基础上，平缓坡茶园可选用作业效率较高的低地隙多功能茶园管理技术与装备、高地隙多功能茶园管理技术与装备以及跨行自走式采茶技术与装备。坡度较陡的山地茶园可选用山地轨道运输机运输鲜叶及肥料；茶园的除草宜选用背负式除草机或者松土除草机；耕作可选用轻简型锄齿式翻耕机；单履带式开沟施肥一体机可用于茶园施肥；茶园定期修剪且存在封行的情况下可采用自走式两面侧边修剪机进行茶园双侧边修剪，可大幅度降低人工作业强度；采摘宜选用单人扶叶式采茶机、单人采茶机和双人采茶机等。在植保环节中，可同时采用2～5 台背负式吸虫机，虫口减退率可达70%。

三、发展对策与建议

1.进一步加强农机农艺的有效融合

农机农艺的有效融合是实现茶园机械化的首要条件。机械化为茶园的农艺技术提供高产、高效的技术手段，新茶园规划及旧茶园的改造应为机械化作业创造条件。

2.因地制宜，针对性地发展茶园机械

针对丘陵山地茶园应以轻简型系列茶园机械化作业技术与装备为导向，根据山地茶园产业现状，研发和筛选便携式、一机多用、结构紧凑、操作简单的轻简型系列化机具。针对缓坡、平坡茶园，应着力发展高效率、大中功率的茶园复式多功能作业机具。只有着力于3 种模式下的茶园机械的共同发展，才能又快又好地推进秦巴山区以及全国范围内的茶园全程机械化进程[6]。

3.加大新能源动力机械的研发力度

山地茶园作业对机具动力和重量比提出了更高的要求，传统的柴油机或汽油机作为动力会导致茶园机械机身过重而无法携带或者由于动力过小无法满足作业深度及工作效率的需求。积极研发绿色的新能源动力可以很大程度上降低茶园全程机械化在秦巴山区的推广难度。

4.加快机械装备模块化研发进程

实现动力平台、机具挂接接口等茶园通用零部件及模块的标准化与模块化，对茶园机械的发展具有十分重要的意义。另外，山地茶园对机械装备的轻简性有极为苛刻的要求，而模块化具有拆卸方便的特点，是轻简型茶园机械发展的有效途径。

5.加快人工智能在茶园机械化技术中的应用

随着计算机信息技术的发展，人工智能技术将更加深入地渗透到工业以及生活的方方面面，茶园机械化也是如此。人工智能技术的应用，可使机械装备更高效、合理，操作更简单，管理成本更低廉。