丘陵山區茶園中耕機械化研究進展

段凱　蔡克桐　梅軍

摘要我國茶園主要分布在丘陵山區地帶，由于環境復雜，茶園翻耕作業一直是茶園生產機械化中的重難點問題。結合丘陵山區茶園機械化生產情況，分析茶園中耕作業中存在的問題，總結了近年來丘陵山區茶園中耕機械化的研究新動態。

關鍵詞丘陵山區；茶園；中耕；機械化

中圖分類號S23文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）22-0159-03

AbstractOur tea plantation is mainly in the hilly mountainous area，because of the complexity of the environment，the replanting of tea plantation has been a difficult problem in the mechanization of tea plantations.Combined with the mechanized production of tea plantation in hilly mountain area，analysis of the problems in the cultivation of tea plantation，this paper summarizes the new dynamic of cultivated mechanization in the hilly mountain tea fields in recent years.

Key wordsHilly area；Tea plantation；Cultivator；Mechanization

我國是世界上最早發現和利用茶樹的國家，是茶葉的原產地，飲茶消費者數量居世界首位，但在茶園管理機械方面，遠遠落后于日本、印度、肯尼亞等主要產茶國[1]。我國茶園主要分布在云南、貴州、四川、湖北、福建、浙江、安徽、湖南等地的丘陵山區地帶，機械作業環境惡劣復雜，大多數茶園缺乏標準化建設。據統計[2]，我國超過60%的茶園位于陡坡地帶，而便于機械化作業的平緩坡茶園不足40%。因此，迫切需要研制出適用于丘陵山區茶園的田間管理機械化作業設備。

近年來，盡管我國茶園在中耕、施肥、茶樹修剪、采茶、災害管理等方面均已實現機械化作業[3]，但在丘陵山區茶園尚未出現作業效果理想的中耕機械設備。因此，實現丘陵山區茶園的中耕機械化成為當下亟待解決的重點問題。

1茶園中耕技術

茶園土壤耕作根據深度不同分為淺耕、中耕、深耕[4-5]。一般來說，耕作深度超過15 cm為深耕，耕作深度不到15 cm的都屬于淺耕，而茶園中耕的深度為10～15 cm。茶園進行中耕的時間受地區、作業功能的影響而不同。

茶園中耕技術主要是調節土壤的水、肥、氣、熱等物理特性，在茶葉生產期間進行松土、除草、施肥等作業，促進茶樹的生長和茶葉質量、產量的提高。

茶園中耕作業用工約占茶園總體的25%，作業環境惡劣、勞動強度大、效率不高，尤其是丘陵山區茶園的茶樹栽培管理完全依賴人工，土壤耕作質量很難達到農藝要求[6-8]，且處于生產期內的茶園每年都需要經過多次不同程度的土壤中耕作業。因此，先進、適用的茶園中耕機械化技術已成為當下研究的重點。

2丘陵山區茶園機械化生產現狀

2.1丘陵山區茶園機械化應用情況

資料顯示[9]，湖北省2014年末實有茶園面積30.38萬hm2，在全國排名第四，是茶葉大省。據統計[10]，湖北省范圍內的茶園主要分布在恩施、宜昌、咸寧、黃岡、十堰、襄陽、孝感等地，屬于典型的丘陵山區環境。2015年，在湖北省14個生產茶葉的市（州）中，恩施、宜昌、黃岡、咸寧茶葉產量位居前四，產量總和占湖北省總產量的82.9%，加上排名前七的十堰、襄陽、孝感等地，產量總和占湖北省的97.4%。丘陵山區茶園土壤、行走等客觀環境復雜，且受地理環境限制，茶園建設不規范，導致丘陵山區茶園機械化發展緩慢落后。

據統計[10]，2015年咸寧市茶葉產量為3.42萬t，在湖北省排名第四，年末實有茶園面積為2.18萬hm2。咸寧市地理環境為“七山一水兩分田”，是典型的丘陵山區地帶，土壤特性為紅黃黏性土壤，其茶園情況圖1所示，主要生產綠茶、黑茶、青茶和紅茶，茶葉的栽培和加工有著悠久的歷史，享有“茶葉之鄉”的美譽。但茶園機械設備應用情況不容樂觀，僅限于采茶機、修剪機，盡管出現手扶式的小型微耕機以及乘坐式多功能管理機，但是適用性不高，現行的茶園耕作仍以人工、畜力為主。

2.2丘陵山區茶園機械化應用中存在的問題

2.2.1茶葉生產機械化發展失衡。

茶葉生產機械化包括機耕、施肥、機剪、灌溉、植保、機采、茶葉初加工等環節，茶葉加工基本實現機械化，形成連續化、自動化生產線。但茶園作業機械極其短缺，丘陵山區茶園機械化作業只有少數的幾種采茶機、修剪機，即使出現小型的茶園耕作機械，但是適用性較差，嚴重制約茶業的發展。

2.2.2茶園作業環境不規范。

丘陵山區茶園作業環境惡劣復雜，茶園作業機械化程度低，導致茶農的茶園標準化建設意識不高，茶園作業環境不規范，如茶園壟間行距較窄、茶園耕作機械調頭轉彎困難等，嚴重影響茶園耕作機械化的發展。

2.2.3茶園機械設備適用性不高。

主要是茶園耕作機械，丘陵山區茶園土壤比較堅硬，機械作業時動力不足，耕作深度不達標，機械甚至被卡停在茶園里；翻耕作業時刀具部分頻繁出現纏草問題，影響正常作業，甚至出現機械被卡死的現象，不得不停機手動清理；作業時機器振動、跳動厲害，噪聲大，增加操作手的作業強度；茶園耕作設備的動力機多為柴油機，作業時濃烈的油煙會污染綠色原生態的茶葉。

3丘陵山區茶園中耕機械設備應用及研究現狀

3.1國外茶園中耕機械化研究現狀

國外主要茶葉生產貿易國有日本、印度、越南、肯尼亞及斯里蘭卡。前蘇聯是最早研究茶園管理機械的國家，日本是研究茶園作業機械最多且基本實現管理機械化的國家。日本茶葉耕作機械以自走式、手扶式茶園管理機械為主。盡管國外茶園耕作機械遠遠強于國內，但這些機械在我國因茶園地理環境及農藝的差異而未能大面積推廣應用[11]。

3.2國內丘陵山區茶園中耕機械設備應用最新研究動態

20世紀90年代后期，新昌縣捷馬機械有限公司設計的ZGJ-120型茶園中耕機[12-13]，是ZGJ-150型茶園施肥中耕機的改良升級版，以F170型柴油機為動力，采用手扶自走式作業方式，中耕作業部件為兩把齒形鍬，適用于松軟、硬度適中的茶園，可在坡度為15°以下茶園中穩定作業，但在土壤含水率很低且堅硬的茶園中作業時，會出現耕深不一致、作業效率較低、機器行走時跳動不良等現象，其外形如圖2所示。

2011年，楊擁軍等[14]針對我國南方茶園機耕過程中易受茶樹枝條阻礙、纏草等情況影響，在煙草作物中耕機基礎上改進設計了一種小型茶園中耕機。該機采用流線型罩殼，在減小中耕機行進阻力的同時保證工作過程連續、流暢，也可調節耕深，適應不同土質要求和耕作環境要求等，其結構如圖3所示。

2012年，楊擁軍等[15]針對茶園中耕機作業過程中機器振動幅度較大的問題展開深入研究，通過調整機器部件布局、完善底盤設計、采用液壓與彈簧機構，同時優化設計楔形外殼達到減震吸震的目的。

2012年，由無錫華源凱馬發動機有限公司張士興、農業部南京農業機械化研究所肖宏儒等針對茶行有限的空隙發明了新型模仿人工鋤地作業的KM3G-30型茶園翻耕機[11]，其外形如圖4所示，操作和運輸方便，適合坡地和小塊茶園中應用。該機選用170FS柴油機，手扶自走式，工作功率為2.8 kW，經過茶園現場使用，整機振動、跳動性較大，在堅硬的土壤環境下尤為明顯。

2013年，肖宏儒等[16-17]設計了茶園管理機復合底盤、機具配套接口結構的高地隙多功能茶園管理機。該機全部采用高效液壓直驅方式，通過調整整機寬度、地隙高度可增強整機在復雜地形及不同茶園農藝的適用性，經過試驗改進，形成履帶式、輪式等不同樣機，如圖5所示。另外，還有適用于低地隙的履帶式多功能茶園管理機，如圖6所示。多功能茶園管理機的研制成功使我國茶園可實現大型機械高效作業，為國內首創，具有較強的通用性。

2013、2014年，徐良等[18-19]針對茶園中耕纏草問題，通過對雜草纏繞力分析和計算，建立了纏繞力數學模型，并得出了防纏草和減少纏草的措施和方法。

2015年，徐良等[20]設計研制了3ZFC-40型茶園中耕機，由汽油機提供動力完成碎土、碎草作業。該機作業性能良好，耕深理想，可靠性及作業效率較高，是適合丘陵地區茶園作業的新型茶園中耕機械。但由于機器重心偏置而產生微量彈動、長莖稈雜草等依然會出現纏死問題，在土壤濕度大于32%時，容易發生堵塞。

4總結與展望

綜上所述，丘陵山區茶園已經出現多種不同類型的耕作機械，且基本實現了小型化、輕簡型或乘坐式的發展，但是智能化程度不高、適用性不強，尤其是耕深不達標、機具纏草、振動跳動性大等問題比較嚴重，至今尚沒有較好的解決方法，需要進一步深入研究。

實現丘陵山區茶園的中耕機械化，首先需要研制出實用且適用的中耕機械設備，進而完善配套的茶園標準化建設，為茶園的中耕機械化創新創造有利條件，同時需要加大政府扶持及研發力度，并成立專業的茶機合作社，為農機農藝相融合提供堅實的保障。

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