四種采茶機(jī)的名優(yōu)茶采摘效果綜合比較研究

摘要：為給名優(yōu)茶機(jī)采作業(yè)提供設(shè)備選型依據(jù)，測(cè)試比較了4款浙江茶區(qū)常見的采茶機(jī)的名優(yōu)茶采摘作業(yè)效率、采摘質(zhì)量與作業(yè)成本。測(cè)試結(jié)果表明，雙人采茶機(jī)在機(jī)采作業(yè)中具有最快的作業(yè)速度與采摘效率，但是其名優(yōu)茶采摘質(zhì)量不佳，一芽一二葉得率為22.5%；單人采茶機(jī)作業(yè)效率不如雙人采茶機(jī)，但采摘效果好，一芽一二葉得率為40.7%；電動(dòng)便攜采茶機(jī)則具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)點(diǎn)，每667 m2采摘成本為14.69元，其一芽一二葉得率不如單人采茶機(jī)，但優(yōu)于雙人采茶機(jī)；手持式名優(yōu)茶采摘機(jī)采摘質(zhì)量最好，但采摘效率最低。綜合機(jī)采速度與采摘質(zhì)量，實(shí)際生產(chǎn)中可考慮傳統(tǒng)的單人采茶機(jī)作為名優(yōu)茶機(jī)采裝備。

關(guān)鍵詞：采茶機(jī)；作業(yè)效率；機(jī)械組成；經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TS272.3" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)：1000－3150（2024）04-40-4

Comprehensive Comparison on the Performance of Four Tea

Harvesting Machines in the Harvesting of Premium Tea

NI Kang1， SHI Yuanzhi1， ZHENG Shenghong2， MA Wei3， RUAN Jianyun1

1. Tea Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Hangzhou 310008， China;

2. Lishui Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Lishui 323000， China;

3. Institute of Urban Agriculture， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Chengdu 610213， China

Abstract： To optimize equipment selection for premium tea harvesting， a comprehensive assessment of four tea harvesting machines in Zhejiang was conducted to compare their operational efficiency， picking quality and operating costs. The results reveal that the dual-person tea-harvesting machine exhibited the best speed and efficiency in operation. However， its quality for premium tea was suboptimal， with a yield of only 22.5% for one bud and one or two leaves. On the other hand， the efficiency of single-person tea-harvesting machine was not as good as that of the dual-person tea-harvesting machine， but the picking quality was good， achieving a yield of 40.7% for one bud and one or two leaves. The electric drive portable tea-harvesting machine had economic advantages with a picking cost of 14.69 yuan per 667 m2. Nevertheless， its yield of one bud and one or two leaves was not as high as that of the single-person tea-harvesting machine， but better than the dual-person tea-harvesting machine. The hand held high-quality tea picking machine had the highest picking quality， but the picking efficiency was the lowest. Considering the balance between speed and harvested leaf quality， it is advisable to adopt the traditional single-person tea-harvesting machine as the equipment for premium tea gardens in actual production.

Keywords： tea harvesting machine， performance efficiency， mechanical composition， economical evaluation

我國(guó)是世界茶葉生產(chǎn)大國(guó)，種植面積和產(chǎn)量長(zhǎng)期處于世界首位。茶葉在我國(guó)南方很多地區(qū)是支柱型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收具有重要意義[1]。鮮葉采摘具有鮮明的季節(jié)性、勞動(dòng)密集性特點(diǎn)，很多名優(yōu)茶長(zhǎng)期依賴人工采摘確保鮮葉質(zhì)量，采摘的人工消耗可占茶園用工的 60%以上[2]。隨著城市化進(jìn)程加快及農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)移，采茶勞動(dòng)力日漸短缺，采摘成本提高及勞動(dòng)力短缺已經(jīng)成為茶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題。因此，發(fā)展名優(yōu)茶機(jī)械采摘是破解當(dāng)前這一難題的必由之路。

目前常見的采茶機(jī)主要有單人、雙人、乘坐式、自走式等數(shù)個(gè)類型，其中乘坐式、自走式采茶機(jī)因帶行走系統(tǒng)而結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)地形要求較高，規(guī)?；瘧?yīng)用程度較低，而單人、雙人采茶機(jī)操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)，在生產(chǎn)實(shí)際中被廣泛采用[3]。本研究以市場(chǎng)主流應(yīng)用的單人、雙人、手持式、電動(dòng)式采茶機(jī)產(chǎn)品為試驗(yàn)對(duì)象，通過采摘測(cè)試，比較了采摘質(zhì)量、作業(yè)效率和采摘成本，可為名優(yōu)茶機(jī)采選擇適用的機(jī)型提供決策依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試茶園

試驗(yàn)地點(diǎn)位于浙江省麗水市農(nóng)林科學(xué)研究院松陽(yáng)茶葉基地內(nèi)的“適宜機(jī)采茶樹新品種鑒定評(píng)價(jià)基地”試驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)地塊為水平茶園，茶樹品種為福鼎大白茶，樹齡14年，茶樹均為單行種植，行間距1.5 m，樹冠面離地高0.7 m。為適應(yīng)機(jī)采需要，測(cè)試茶園的樹冠面已提前采用雙人平行修剪機(jī)修剪為水平樹冠面。

1.2" 供試機(jī)械

測(cè)試采茶機(jī)選自3個(gè)生產(chǎn)商共4款產(chǎn)品，分別為川崎SV120H雙人采茶機(jī)、美園4C-60單人采茶機(jī)、川崎EV30H電動(dòng)便攜采茶機(jī)、手持式名優(yōu)茶采摘機(jī)（表1）。其中傳統(tǒng)雙人采茶機(jī)、單人采茶機(jī)配有風(fēng)機(jī)和集葉袋；而電動(dòng)便攜采茶機(jī)缺乏風(fēng)機(jī)，需自行收集采摘的鮮葉；電動(dòng)手持式名優(yōu)茶采摘機(jī)則通過仿生設(shè)計(jì)（授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利ZL 201610465576.4），采用V型刀頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)切割，模擬手工采摘鮮葉，并在機(jī)身下配有透明的集葉壺（圖1）。

1.3" 試驗(yàn)方法

2023年10月秋茶季，在試驗(yàn)茶園中選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻的4行茶樹作為試驗(yàn)小區(qū)，每小區(qū)長(zhǎng)10 m。分別以4款采茶機(jī)，由熟練操作工按照設(shè)備操作要求進(jìn)行機(jī)械采摘，記錄采摘用時(shí)，并對(duì)收集的機(jī)采鮮葉進(jìn)行稱重。根據(jù)采摘面積、耗時(shí)及用工，分別計(jì)算出每款采茶機(jī)對(duì)應(yīng)的作業(yè)面積效率、采收效率及人員效率。

作業(yè)面積效率 （m2/h）=" 采摘面積

耗時(shí)

采收效率（kg/h） =" "鮮葉質(zhì)量

耗時(shí)

人員效率〔kg/（h·人）〕 =" " " " 鮮葉質(zhì)量

耗時(shí)×用工人數(shù)

在采集的鮮葉中隨機(jī)取3份樣品，按照一芽一葉、一芽二葉、其他分類稱重統(tǒng)計(jì)，計(jì)算鮮葉機(jī)械組成，以一芽一葉與一芽二葉得率作為名優(yōu)茶機(jī)采指標(biāo)。

根據(jù)上述采摘效率，分別計(jì)算出每種機(jī)采設(shè)備采摘相同面積（667 m2）茶園所需的時(shí)間，再按照采摘用工勞務(wù)費(fèi)每人15 元/h、動(dòng)力費(fèi)（汽油、電池）1.5 元/（kW·h），分別計(jì)算出每種機(jī)采設(shè)備的采摘成本。

2" "結(jié)果與分析

2.1" 不同采茶機(jī)采摘效率比較

無論是單位面積效率、采收效率，還是人員效率，雙人采茶機(jī)的作業(yè)效率均明顯優(yōu)于其他3款采茶機(jī)，是單人采茶機(jī)的1.5～2.2倍，是手持式名優(yōu)茶采摘機(jī)的數(shù)十倍（表2）。

電動(dòng)便攜采茶機(jī)具有噪音低的優(yōu)點(diǎn)，但作業(yè)效率低于傳統(tǒng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的單人采茶機(jī)。這主要是因?yàn)槠蜋C(jī)驅(qū)動(dòng)的采茶機(jī)具有更大的額定功率（表1），在往復(fù)切割中具有更快的切割速度，此外由于切割下的鮮葉在風(fēng)機(jī)作用下直接吹進(jìn)集葉袋，其采摘作業(yè)基本呈直線運(yùn)動(dòng)；而電動(dòng)便攜采茶機(jī)需要一手操作采茶機(jī)，一手持集葉筐，采摘過程中需作弧形運(yùn)動(dòng)以收集鮮葉，作業(yè)軌跡復(fù)雜，相對(duì)較難控制[4]。

手持式名優(yōu)茶采摘機(jī)的作業(yè)效率遠(yuǎn)低于其余3款采茶機(jī)，這主要是因?yàn)槭殖质矫麅?yōu)茶采摘機(jī)的設(shè)計(jì)理念仍然是模擬人手的仿生采摘方式，需要手動(dòng)操作把作業(yè)刀具精準(zhǔn)定位到采摘部位，對(duì)作業(yè)手的操作熟練度和精準(zhǔn)度有較高要求，其作業(yè)效率大大低于往復(fù)切割式機(jī)具。

2.2" 不同采茶機(jī)采摘質(zhì)量比較

手持式名優(yōu)茶采摘機(jī)模擬人手仿生采摘，盡管其采摘速度較慢，但其一芽一二葉得率為100%，采摘質(zhì)量在測(cè)試的4款采茶機(jī)中表現(xiàn)最好。3款往復(fù)切割式采茶機(jī)的鮮葉一芽一二葉的得率均不足50%，明顯低于手持式名優(yōu)茶采摘機(jī)（表3）。往復(fù)切割式采茶機(jī)中，雙人采茶機(jī)的采摘質(zhì)量不如單人采茶機(jī)，這與此前的試驗(yàn)結(jié)果類似，主要原因是雙人手持下采茶機(jī)的平穩(wěn)性較差，在行進(jìn)速度、手持高度的協(xié)同性上兩側(cè)難以長(zhǎng)期保持一致。此外，雙人采茶機(jī)自重較大，會(huì)導(dǎo)致刀片下沉，容易采進(jìn)老梗老葉。電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)便攜采茶機(jī)一芽一二葉得率比汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的單人采茶機(jī)低近10個(gè)百分點(diǎn)，這可能與該款電動(dòng)便攜采茶機(jī)的刀片幅度較大有關(guān)。

2.3" 不同采茶機(jī)采摘成本比較

不同采茶機(jī)的采摘成本如表4所示。在單位采摘面積上，3款往復(fù)切割式采茶機(jī)每667 m2的采摘成本為14.69～23.05元，其中電動(dòng)便攜采茶機(jī)具有最低的采摘成本，比汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)單人采茶機(jī)的作業(yè)成本下降了36%；而手持式名優(yōu)茶采摘機(jī)因?yàn)槠湫瘦^低，每667 m2采摘成本高達(dá)近550元，是其他采茶機(jī)采摘成本的20倍以上。

3" 小結(jié)與討論

從機(jī)器適應(yīng)性來看，雙人采茶機(jī)的動(dòng)力汽油機(jī)集成在機(jī)頭，結(jié)構(gòu)緊湊、采摘速度快、效率高，但是發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音和發(fā)熱對(duì)操作人員舒適度影響較大，容易作業(yè)疲勞。電動(dòng)便攜采茶機(jī)采用了電機(jī)驅(qū)動(dòng)，噪音和發(fā)熱較低，人員舒適度較高，此外取消了集葉袋，操作比較靈活，可任意調(diào)整采摘位置和高度，對(duì)采摘面的適應(yīng)性較強(qiáng)[5]。

從作業(yè)效率來看，往復(fù)切割式采茶機(jī)大大提高了作業(yè)效率，其中雙人采茶機(jī)在采摘速度、人員效率上表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì)，單人采茶機(jī)次之。本文測(cè)試的手持式名優(yōu)茶采摘機(jī)盡管考慮了名優(yōu)茶芽葉的脆弱性，利用置于前端的刀片切割代替人手采摘，一定程度上減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，但由于需要人工判斷芽葉位置，在實(shí)際操作中不易對(duì)準(zhǔn)芽葉，長(zhǎng)時(shí)間使用效率欠佳[3]，作業(yè)效率遠(yuǎn)低于其他3款往復(fù)切割式采茶機(jī)。

從采摘質(zhì)量來看，3款往復(fù)切割式采茶機(jī)的名優(yōu)茶采摘質(zhì)量一般，一芽一二葉得率均不足50%，相比較而言，傳統(tǒng)單人采茶機(jī)一芽一二葉得率40.7%，優(yōu)于電動(dòng)便攜采茶機(jī)與雙人采茶機(jī)；雙人采茶機(jī)采摘質(zhì)量最差，一芽一二葉得率低于25%。由于名優(yōu)茶鮮葉的機(jī)采質(zhì)量控制涉及茶樹品種特性、樹冠形態(tài)、采茶機(jī)性能、人員作業(yè)水平等多個(gè)因素，與人工采摘相比還有很大的不足[6]。

因手持式名優(yōu)茶采摘機(jī)模擬人手仿生采摘，其一芽一二葉得率為100%，但相同面積采摘所需成本與工時(shí)數(shù)密切相關(guān)，高耗時(shí)帶來高額的勞務(wù)費(fèi)，使其采摘成本為3款往復(fù)切割式采茶機(jī)的數(shù)十倍。

目前還沒有成熟可用的名優(yōu)茶機(jī)采裝備，選擇性較小，在采摘標(biāo)準(zhǔn)控制上與人工采摘存在一定差距，因而提高采摘質(zhì)量是未來機(jī)采裝備的研究方向?；诒狙芯康慕Y(jié)果，在充分考慮茶葉質(zhì)量要求的前提下，考慮采摘成本，建議合理選用單人采茶機(jī)進(jìn)行鮮葉采摘，以緩解當(dāng)前名優(yōu)茶采摘?jiǎng)趧?dòng)力短缺的現(xiàn)實(shí)問題。

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