三種往復(fù)切割式采茶機(jī)采摘效果比較

曹 帆 徐艷陽 王冬梅 張小虎 韓 震 朱雨夢(mèng) 王開榮*

(1.寧波東錢湖旅游度假區(qū)福泉山茶場(chǎng)有限公司, 浙江 寧波 315412； 2.寧波市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，浙江 寧波 315010；3.寧波市鄞州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，浙江 寧波 315100)

隨著茶產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員的日漸短缺和人工成本大幅提高，名優(yōu)茶鮮葉“采摘難”問題日益嚴(yán)重，成為制約名優(yōu)茶可持續(xù)發(fā)展的突出難題[1]。我司是上世紀(jì)九十年代農(nóng)業(yè)部全國機(jī)械化采茶技術(shù)攻關(guān)協(xié)作試點(diǎn)單位，曾率先在全國實(shí)現(xiàn)了大宗茶機(jī)械化采茶。近十多年來，我司運(yùn)用大型采茶機(jī)械采摘一芽二三葉嫩度的鮮葉，并通過機(jī)采鮮葉與名優(yōu)茶加工工藝匹配與技術(shù)改進(jìn)，成功實(shí)現(xiàn)了中低檔名優(yōu)茶生產(chǎn)的全程機(jī)采機(jī)制，生產(chǎn)的茶葉品質(zhì)優(yōu)異，性價(jià)比高，在獲得降低成本、擴(kuò)大產(chǎn)能、提高效益等顯著成效的同時(shí)，有效地緩解采茶工持續(xù)減少的負(fù)面影響。但是，對(duì)于嫩度在一芽二葉以上的高中檔名優(yōu)茶鮮葉原料，大型采摘機(jī)械的適采性能較差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足鮮葉采摘的技術(shù)要求[2]。為此，我場(chǎng)從2020年起，著眼于高中檔名優(yōu)茶鮮葉原料的機(jī)采，對(duì)三種往復(fù)切割式采摘機(jī)的鮮葉采摘適用性開展了探索試驗(yàn)。

1 材料和方法

1.1 采茶機(jī)械

采茶機(jī)選自三個(gè)廠家的產(chǎn)品，一是日本落合刃物工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的燃油式雙人平形采茶機(jī)V8NewZ2-1000；二是寧波市海曙骉馬新能源科技有限公司生產(chǎn)手持式電能單人采茶機(jī)BMDC24-30；三是湖北省宜昌市江誠盛海機(jī)械有限公司生產(chǎn)的手持式電能單人采茶機(jī)JCD-200、JCD-300和雙人采茶機(jī)JCD-650。

1.2 茶園條件

試驗(yàn)地點(diǎn)位于寧波東錢湖旅游度假區(qū)福泉山茶場(chǎng)，海拔約300～500 m；年平均氣溫16.2 ℃，年平均降水量1500 mm；試驗(yàn)地塊為水平梯田，土層肥力中等，pH 4.5-6.5。供試茶樹品種為中茶108、迎霜、勁峰、翠峰，樹齡10～20年生，茶園布局為標(biāo)準(zhǔn)行種植，行寬150 cm，行長(zhǎng)小于30 m。

1.3 試驗(yàn)方法

2020年1月至2022年5月間，根據(jù)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)[3]，先對(duì)樹冠進(jìn)行深重修剪改造后，按機(jī)采茶園樹冠培育要求，整修成水平、淺弧形等兩種采摘樹冠冠面，并給予足夠的營養(yǎng)供給，確保良好的樹勢(shì)；冠面分枝密度控制在1350～1800個(gè)/m2生產(chǎn)小樁，維持大宗茶機(jī)采茶園高產(chǎn)樹冠水平。機(jī)采間隔期控制在約20 d[4]。

春茶、夏秋茶新梢萌展到一芽二葉占比達(dá)到70%以上、芽梢層4～6 cm[5-6]時(shí)進(jìn)行開采。采摘時(shí),根據(jù)不同型號(hào)采茶機(jī)機(jī)械特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作，盡量做到將刀刃貼合蓬面，保持刀刃和新梢垂直，距修剪口上約0.5 cm高度內(nèi)與冠面平行切入并向前推進(jìn)；根據(jù)樹冠幅度和不同茶機(jī)刀片幅度，決定同一段樹冠上的采摘行進(jìn)次數(shù)，刀片重合部位寬度控制在5～10 cm內(nèi),盡量避免重復(fù)切割。

機(jī)采后，樹冠冠面隨機(jī)抽取采摘面10 cm×10 cm，按完整采摘數(shù)、漏采數(shù)、破碎葉分別計(jì)數(shù)；機(jī)采茶樣隨機(jī)抽取100 g，按一芽一葉、二葉、三葉和碎片、雜質(zhì)等分別進(jìn)行計(jì)數(shù)、計(jì)重[7-10]。上述均重復(fù)三次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用WPS Office進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析與圖表制作，使用SPSS 19.0和Duncan法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果和討論

2.1 不同機(jī)型工作部位技術(shù)參數(shù)與作業(yè)方式

三種機(jī)械的采摘作業(yè)方式雖都為往復(fù)式切割采摘，但存在著刀刃長(zhǎng)度、刀刃間距、行進(jìn)方式、運(yùn)動(dòng)軌跡等不同，特別是江誠系機(jī)型在切割面下方、刀刃前端添置了擋葉柵條，增加了待采芽葉的優(yōu)化機(jī)率。

首先，從刀刃長(zhǎng)短和刀刃間距分析，江誠系刀刃長(zhǎng)度、刀刃底口間距均為落合的1/2或2/3，刀刃上口間距為落合的1/2或2/3；骉馬的刀刃長(zhǎng)度為落合的77%，刀刃底口間距稍大于落合，而上口間距為落合的75%(表1)。因此，比較而言，小的刀刃及其刀口間距雖然效率不及大的刀刃，但具有更大的靈活性和選擇性，適合形態(tài)小的幼嫩芽葉。

表1 三種往復(fù)式采茶機(jī)工作部位技術(shù)參數(shù)

其次，江誠系三款機(jī)型在切割面下方、刀刃前端添置的擋葉柵條長(zhǎng)度分別為1.5-4.3 cm不等、向上10度或30度的傾斜，柵條上間距又略小于刀刃上口間距，這樣在機(jī)械向前水平移動(dòng)的時(shí)候，把形態(tài)較大葉片壓制到切割面下，減少了落入刀口而被切割的可能(表2)。

表2 江誠系列采茶機(jī)擋葉柵條技術(shù)參數(shù)

從行進(jìn)方式、運(yùn)動(dòng)軌跡分析，江誠系和落合產(chǎn)機(jī)械的行進(jìn)方式為勻速、直線運(yùn)動(dòng)，切割采下的芽葉依靠刀片前上方均安裝的集葉風(fēng)管(機(jī))被吹入后方的集葉袋中，這樣采摘機(jī)易于控制、行進(jìn)平穩(wěn)。骉馬采茶機(jī)的行進(jìn)方式為加速度、弧線運(yùn)動(dòng)，因其集葉方式是完全靠向前行進(jìn)并稍有加速度的方式，才能有效地把采下的芽葉推入集葉斗內(nèi)；由于集葉斗集葉量有限，所以在采茶時(shí)一般一手持集葉筐，另一手持采茶機(jī)，向前呈弧形推動(dòng)機(jī)械，在行至茶行邊緣時(shí)順勢(shì)將芽葉倒入集葉筐內(nèi)，因此，其運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)復(fù)雜，勻衡度控制相對(duì)較難(圖1)。

圖1 三種采茶機(jī)型采摘行進(jìn)示意圖(圖左—JCD-200、JCD-300；圖中—JCD-650和V8NewZ2-1000、圖右—BMDC24-30)

2.2 不同機(jī)械采摘效率

以三種茶機(jī)五款機(jī)型和人工對(duì)有效冠幅85 cm、行長(zhǎng)15 m的中茶108平形冠面茶園的采摘試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)器功率和刀片幅度越大，耗時(shí)越短，單位采面積和產(chǎn)量越高；機(jī)械采摘效率均顯著高于人工采摘(表3)。

表3 不同機(jī)型采摘效率比較*

不同機(jī)型耗時(shí)比較，V8NewZ2-1000行進(jìn)1次性完成采摘，耗時(shí)僅30 s；JCD-650來回1次完成采摘，耗時(shí)103 s；JCD-300、BMDC24-30行進(jìn)3次完成采摘，耗時(shí)208和210 s；江誠JCD-200則行進(jìn)5次完成采摘，耗時(shí)264 s。V8NewZ2-1000的刀片幅度為100 cm，是JCD-200的5倍，而采摘耗時(shí)僅11%。

臺(tái)時(shí)采摘面積比較，V8NewZ2-1000的臺(tái)時(shí)采摘面積是JCD-600、BMDC24-30、JCD-200的3.6倍、6.95倍、8.14倍，均存在顯著差異；刀片幅度一致的JCD-300和BMDC24-30比較，單位采摘面積則無顯著差異。

臺(tái)時(shí)產(chǎn)量比較，V8NewZ2-1000是JCD-650的3.84倍，JCD-300的7.55倍、BMDC24-30的9.01倍和JCD-200的9.89倍，差異巨大。

人均臺(tái)時(shí)產(chǎn)量比較，五款茶機(jī)比人工采摘要高出106～351倍，機(jī)械采摘的高效率凸現(xiàn)。

2.3 鮮葉采摘質(zhì)量比較

平形冠面茶園在當(dāng)輪新梢一芽一二葉嫩度鮮葉占70%以上、長(zhǎng)度4～6 cm時(shí)開采，抽取采下的鮮葉100 g樣品，分揀完整的一芽一二葉芽葉，稱取重量，并計(jì)算重量比。結(jié)果表明，不論是春茶還是夏秋茶，機(jī)型越小，一芽一二葉完整芽葉的重量比重越高；江誠系機(jī)型明顯好于骉馬更好于落合(表4)。

JCD-200、JCD-300采摘的四個(gè)品種一芽一二葉重量比，春茶平均達(dá)到75%以上，最高達(dá)到82%，超過了人工采摘的一芽一二葉重量比；夏秋茶的一芽一二葉芽葉占比較春茶有較大幅度下降，平均達(dá)到46%，但也超過了人工采摘的一芽一二葉重量比。因此，小型機(jī)械的鮮葉采摘質(zhì)量總體上頗為理想(表4)。

表4 不同采摘方式每百克鮮葉一芽一二葉重量比(單位：%)

進(jìn)一步以中茶108茶樹為對(duì)象，進(jìn)行平形、弧形樹冠的采摘質(zhì)量比較發(fā)現(xiàn)，平形樹冠采摘的鮮葉質(zhì)量?jī)?yōu)于弧形樹冠采摘的鮮葉質(zhì)量，主要因?yàn)樾滦筒刹铏C(jī)刀片都是平形的，在平形樹冠上行進(jìn)，刀片與冠面吻合度較高，采摘破碎較少，完整率因此提高(表5)。

表5 不同樹冠面機(jī)械采摘的每百克鮮葉一芽一二葉質(zhì)量占比(單位：%)

2.4 冠面新梢采后效果

樹冠采摘后，按留存芽梢基部情況分三種情況：一是芽葉被采后僅留梢基，二是芽葉未被采去，三是芽葉被采后留下破碎單芽、帶葉芽梢。機(jī)采后，樹冠冠面隨機(jī)抽取采摘面10 cm×10 cm，留下的梢基占總數(shù)的百分比為完整率、未被采去的芽葉在總數(shù)的百分比為漏采率、留下破碎單芽、帶葉芽梢在總數(shù)的百分比為破碎率。從五款機(jī)型采摘效果看，江誠系三款機(jī)型隨著刀片幅度越大，完整率下降、破碎率上升，而漏采率相對(duì)穩(wěn)定，BMDC24-30由于刀口間距大、刀刃長(zhǎng)、呈弧形行進(jìn)，因此完整率較低，且因沒有集葉袋，采摘過程會(huì)有部分鮮葉葉掉落斗外，因此漏采率較高；落合1000的采后梢基完整率高、漏采率低，結(jié)合表4，實(shí)際狀況是因切割程度大，采下的芽葉碎片、單葉占比高(圖2)。

圖2 不同采摘機(jī)械的冠面采摘效果比較

3 結(jié)論

三種五款往復(fù)式切割茶機(jī)在平面樹冠茶園的新梢萌展到長(zhǎng)度4～6 cm、一芽一二葉占比70%以上時(shí)進(jìn)行機(jī)采比較，比人工采摘的人均臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高出106～351倍，但鮮葉采摘質(zhì)量隨著刀片幅度增大而下降，采摘時(shí)直線、勻速行進(jìn)的機(jī)械更易掌控采摘質(zhì)量，江誠系采茶機(jī)有著特殊的擋葉柵條構(gòu)造，采摘的鮮葉質(zhì)量明顯好于其他機(jī)型，其中JCD-200、JCD-300采摘的春茶一芽一二葉鮮葉完整率平均75%以上，最高達(dá)到82%，而綜合人均臺(tái)時(shí)采摘效率，JCD-300是一款優(yōu)選機(jī)型。

名優(yōu)茶鮮葉機(jī)采涉及鮮葉采摘嫩度要求、芽葉生長(zhǎng)特性、樹冠形態(tài)、機(jī)采性能、采摘作業(yè)技能水平等因素。往復(fù)式采茶機(jī)在一芽一二葉嫩度和高中檔鮮葉原料采摘時(shí)，比人工有很大的局限性，因此應(yīng)充分考慮與機(jī)械相匹配的各個(gè)要素，才能取得理想效果。