廣東省茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀與展望

謝鵬安，鄭澤鋒

（1.梅州市農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣站，廣東 梅州 514071；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，廣東 廣州 510642）

0 引言

廣東人愛(ài)喝茶，對(duì)茶更是有著不一樣的情感，廣東省不僅是茶葉消費(fèi)大省，同時(shí)也是茶葉種植加工大省。隨著茶葉生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和勞動(dòng)力緊缺，如何提高茶葉質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，已成為廣東省茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)的重點(diǎn)研究課題。

近幾年，廣東省舉辦了三屆茶葉產(chǎn)業(yè)大會(huì)，已建設(shè)省級(jí)現(xiàn)代茶葉產(chǎn)業(yè)園16 個(gè)，生態(tài)茶園面積已近8 萬(wàn)畝，隨著相關(guān)研究機(jī)構(gòu)對(duì)茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)的探索和研究，廣東省茶葉生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)得到了大力發(fā)展，以2020 年省級(jí)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新及推廣體系建設(shè)項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目主要由廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系茶葉創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)。

1 廣東省茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 種植環(huán)節(jié)機(jī)械

1.1.1 耕作機(jī)械

該環(huán)節(jié)可代替人工耕作，屬于茶葉生產(chǎn)中的重要作業(yè)環(huán)節(jié)，包括翻土、開(kāi)溝施肥、中耕除草等。在此環(huán)節(jié)，所用到的配套機(jī)具主要有開(kāi)溝機(jī)、中耕機(jī)等。C12 型茶園中耕機(jī)價(jià)格高，ZCJ-150 型茶園中耕機(jī)價(jià)格合理、使用運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、維修方便且易推廣，如圖1 所示。

目前，該環(huán)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題主要體現(xiàn)在兩方面：其一，茶園土壤板結(jié)嚴(yán)重，導(dǎo)致耕作時(shí)所受阻力變大；其二，當(dāng)前茶園分布地域多為丘陵山區(qū)，而傳統(tǒng)大田耕作機(jī)械與當(dāng)下作業(yè)需求不符。針對(duì)上述問(wèn)題，相關(guān)研究人員研發(fā)了針式仿生耕作技術(shù)和螺旋施肥技術(shù)，前者依據(jù)動(dòng)物刨土的仿生學(xué)原理，有效解決了作業(yè)過(guò)程中阻力大的問(wèn)題，同時(shí)也能夠確保耕深充足；后者主要是依靠螺旋裝置完成開(kāi)溝、施肥等一體化作業(yè)任務(wù)，使得土肥混合更加均勻。

1.1.2 灌溉設(shè)備

目前，較為常見(jiàn)的茶園灌溉設(shè)備主要有噴灌、流灌、滴灌等不同種類，為保持茶園土壤的疏松、性狀和足夠水分，廣東省境內(nèi)以自動(dòng)噴灌為主，該類設(shè)備分為移動(dòng)式、半固定式和固定式3 種，需要根據(jù)茶園情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用茶園智能化噴灌系統(tǒng)，能夠結(jié)合茶園的空氣環(huán)境、土壤情況等因素，自動(dòng)控制灌溉水量和次數(shù)，以此提升灌溉的有效性[2]。

1.1.3 植保機(jī)械

茶樹(shù)植保機(jī)械主要用于茶葉病蟲(chóng)害防治，較為常見(jiàn)的主要有噴粉機(jī)、噴霧機(jī)、噴灌機(jī)。隨著對(duì)茶葉需求及質(zhì)量要求的提升，相關(guān)研究人員在對(duì)茶葉生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)研究的過(guò)程中，也關(guān)注了茶樹(shù)植保機(jī)械的研發(fā)情況，各類全新技術(shù)脫穎而出，比如物理捕蟲(chóng)法、電網(wǎng)殺蟲(chóng)法等。除此以外，相關(guān)研究人員針對(duì)負(fù)壓吸附原理和自動(dòng)分離技術(shù)，研制出了真空吸蟲(chóng)機(jī)等先進(jìn)設(shè)備，大大提升了植保效率。

后來(lái)，我通過(guò)省城的同學(xué)獲悉，我的女友已經(jīng)傍上了一位大款，每天滿面春風(fēng)地開(kāi)著一輛奔馳哩，出入各種飯局和場(chǎng)所。

1.1.4 茶樹(shù)修剪機(jī)械

要提高茶園的質(zhì)量和產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)茶葉增產(chǎn)，需對(duì)茶樹(shù)進(jìn)行必要的修剪，茶樹(shù)修剪建議使用電動(dòng)茶樹(shù)修剪機(jī)（如圖2），環(huán)保又節(jié)能，能夠確保茶葉品質(zhì)和茶園生態(tài)。

圖2 茶葉修剪機(jī)械

1.2 茶葉制作加工環(huán)節(jié)機(jī)械

茶葉加工是茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，以綠茶為例，制作過(guò)程主要包括茶葉的采摘、萎凋、殺青、揉捻、干燥等工序。不同工序由不同的機(jī)械完成。

目前茶葉加工機(jī)械的成熟技術(shù)比較多，上述所有環(huán)節(jié)都可由機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行，基本上可以實(shí)現(xiàn)茶葉加工全程機(jī)械化目標(biāo)。

2 存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

2.1 丘陵山區(qū)茶園農(nóng)機(jī)使用率低

茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化是一個(gè)系統(tǒng)工程，要加強(qiáng)對(duì)茶園的科學(xué)規(guī)劃，按照機(jī)械化要求做好茶園種植面、道路、栽培方式等整體規(guī)劃建設(shè)，創(chuàng)造適合于機(jī)械化生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件。

由于基礎(chǔ)設(shè)施并不先進(jìn)，茶園落差大，地塊規(guī)模各異，所以機(jī)械化設(shè)備在茶園的使用難度提升，導(dǎo)致茶園機(jī)械化作業(yè)并不順利，甚至已經(jīng)阻礙到茶園機(jī)械化的普及和推廣。茶園機(jī)械化作業(yè)過(guò)程中，有些茶園情況特殊，使用機(jī)械還不如人工便利，這也導(dǎo)致很多茶園作業(yè)機(jī)械未能大范圍推廣。除此以外，在進(jìn)行茶園工作的過(guò)程中，除了一些小型茶園操作機(jī)械被廣泛使用外，各種大型機(jī)械并沒(méi)有得到普及。因此，要想確保機(jī)械化種植能夠在廣東省茶園種植中得到推廣，首先需要解決基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題，以及茶園的規(guī)范化建設(shè)問(wèn)題，以此提高丘陵山區(qū)茶園種植作業(yè)的機(jī)械化水平。提高茶園的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)山地茶園運(yùn)輸機(jī)械與裝備在茶園的綜合利用，山地茶園運(yùn)輸機(jī)可以搭載噴霧機(jī)、微耕機(jī)、挖穴機(jī)和修剪機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械與裝備綜合利用、多功能集成等。

2.2 茶葉加工機(jī)械技術(shù)單一、功能不足

目前，廣東省茶園在茶葉加工方面已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，但企業(yè)生產(chǎn)制造設(shè)備以單機(jī)為主，成套設(shè)備少，制造設(shè)備簡(jiǎn)陋陳舊，技術(shù)也比較落后；產(chǎn)品的連續(xù)化、自動(dòng)化程度低，茶葉數(shù)字化流水線加工的生產(chǎn)車間基本沒(méi)有。

例如綠茶的萎凋在全程制作過(guò)程中需要快速處理，但機(jī)械容量有限，需要改善機(jī)械或工藝；有些燃?xì)獠枞~殺青機(jī)由于出風(fēng)口設(shè)置不合理，超過(guò)一定工作時(shí)間容易發(fā)熱甚至自燃。

茶葉加工機(jī)械自動(dòng)化程度低，智能化程度不夠，影響茶葉品質(zhì)；在茶葉烘干環(huán)節(jié)，應(yīng)保證烘干溫度、濕度的穩(wěn)定性，確保茶葉質(zhì)量不因?yàn)槿~片溫度變化大而受影響；茶葉加工機(jī)械智能化方面與日本和臺(tái)灣地區(qū)相比還存在很大差距，可引進(jìn)日本和臺(tái)灣地區(qū)先進(jìn)高效的茶葉機(jī)械設(shè)備及技術(shù)，推動(dòng)茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

2.3 茶葉采摘機(jī)械化程度低

相比于茶葉生產(chǎn)過(guò)程中其他環(huán)節(jié)，茶葉采摘過(guò)程中機(jī)械化程度極低。目前，茶葉采摘主要以人工勞動(dòng)為主，效率低，屬勞動(dòng)高度密集型行業(yè)，解決的突破點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)機(jī)器采摘。機(jī)械采摘鐵觀音每小時(shí)就能采摘上百斤，但春茶采摘、綠茶采摘時(shí)用機(jī)械采摘需要精確到一芽一葉、一芽?jī)扇~。目前，科研人員對(duì)機(jī)器采摘方面的研究正在進(jìn)行，并設(shè)計(jì)了自走式采茶機(jī)器人，通過(guò)對(duì)機(jī)械上的傳感器進(jìn)行調(diào)解，可自行設(shè)置采摘要求，確保機(jī)器人能夠自行完成采茶工作，但技術(shù)還不成熟。

2.4 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的融合力度不足

茶葉種植大多依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)積累，且由于種植地形復(fù)雜，各地對(duì)于不同品種的茶樹(shù)種植要求、栽培管理、茶葉采摘制作種類等存在差異，導(dǎo)致很多茶葉機(jī)械的具體應(yīng)用與當(dāng)?shù)氐姆N植要求脫鉤，沒(méi)有很好的進(jìn)行融合[3]。很多茶農(nóng)認(rèn)為使用茶葉機(jī)械并不方便，不僅對(duì)工作效率提升不明顯，還會(huì)因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備操作不當(dāng)而引發(fā)故障，導(dǎo)致茶農(nóng)應(yīng)用機(jī)械設(shè)備的意愿不高，最終影響到機(jī)械的應(yīng)用推廣?？膳神v農(nóng)機(jī)與茶藝的專業(yè)人才深入茶園，積極推進(jìn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的融合力度，了解茶葉機(jī)械在使用過(guò)程中的問(wèn)題并予以解決。

2.5 制茶人對(duì)機(jī)械化技術(shù)掌握不夠

盡管老一輩的制茶人有著深厚的手工經(jīng)驗(yàn)，但是在遇到新式制茶機(jī)械時(shí)，使用機(jī)械加工的技術(shù)能力相對(duì)來(lái)說(shuō)較低，無(wú)法很好的掌握技術(shù)參數(shù)以及維護(hù)保養(yǎng)機(jī)械。除此以外，當(dāng)下很少有年輕人愿意從事茶園種植管理工作，進(jìn)而導(dǎo)致當(dāng)下的傳統(tǒng)制茶工藝無(wú)人接手。因此，政府相關(guān)部門要重視茶園制茶工藝的傳承，大力培養(yǎng)和鼓勵(lì)相關(guān)人員從事茶園制茶工藝的傳承學(xué)習(xí)。最后，需要提高茶葉種植的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使當(dāng)下年輕人看到茶園種植的前景，愿意投身于茶葉產(chǎn)業(yè)。

2.6 茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化培訓(xùn)力度要加強(qiáng)

為加快實(shí)現(xiàn)茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化，推進(jìn)廣東省茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展，可以開(kāi)展全省茶葉全程機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)推進(jìn)活動(dòng)[4]，活動(dòng)內(nèi)容分為現(xiàn)場(chǎng)演示與觀摩、技術(shù)培訓(xùn)與交流、機(jī)械制茶比賽3 部分，比賽內(nèi)容可涉及茶葉機(jī)械調(diào)整維護(hù)、故障檢查、診斷與排除、零部件更換、機(jī)械制茶等技能，以提高茶農(nóng)的理論知識(shí)和實(shí)踐能力，推動(dòng)制茶人掌握茶葉機(jī)械化技術(shù)水平的提高。通過(guò)培訓(xùn)，制茶人可以了解我國(guó)茶葉生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)培訓(xùn)解決制茶人對(duì)機(jī)械化技術(shù)掌握不足以及機(jī)械無(wú)法正常維護(hù)保養(yǎng)的問(wèn)題。

各地農(nóng)機(jī)化部門和茶園企業(yè)，要積極探索茶葉生產(chǎn)機(jī)械化模式，努力推動(dòng)茶葉生產(chǎn)機(jī)械化邁上新的臺(tái)階[5,6]。

3 廣東省茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)展望

茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化，要由傳統(tǒng)的茶園全程機(jī)械化向數(shù)字化拓展，機(jī)械化與智能化、數(shù)字化結(jié)合，建成智慧化茶園，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化茶園全程管理，與無(wú)人農(nóng)場(chǎng)一樣，實(shí)現(xiàn)無(wú)人茶園。

3.1 茶園管理智慧化

利用數(shù)字化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G 技術(shù)以及手機(jī)APP 實(shí)現(xiàn)對(duì)茶園可視化監(jiān)控，對(duì)茶園種植數(shù)據(jù)、土壤環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)行自動(dòng)化運(yùn)行和管理。

除此以外，智慧茶園可促進(jìn)茶葉質(zhì)量提升，確保茶葉能夠第一時(shí)間被采摘、加工、生產(chǎn)，確保茶葉質(zhì)量與口感。

3.2 茶葉加工生產(chǎn)數(shù)字化

建設(shè)茶葉數(shù)字化生產(chǎn)流水線，讓茶葉加工由師傅憑經(jīng)驗(yàn)做茶變化為數(shù)字做茶，讓生產(chǎn)線的每一道工序以及每一臺(tái)機(jī)械，通過(guò)數(shù)字化操作總控云平臺(tái)指令，能大大提升茶葉生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行效率；茶葉從采摘到制成成品，包括提香環(huán)節(jié)的所有工藝通過(guò)感應(yīng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接。

隨著廣東省茶葉生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及人們對(duì)優(yōu)質(zhì)茶葉需求量的不斷增加，采用智慧茶園、茶葉數(shù)字化加工已成為主流，不僅能夠有效提升生產(chǎn)效率，而且能夠提升茶葉的生產(chǎn)質(zhì)量。應(yīng)加大茶葉生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)的研究推廣應(yīng)用，以促進(jìn)廣東省茶產(chǎn)業(yè)更好更快發(fā)展。