茶園機(jī)械化耕作技術(shù)

肖宏儒，韓余，宋志禹，丁文芹，趙映，梅松，金月，楊光，夏先飛

農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，210014

茶樹是深根植物，主根在深厚的土壤中，可垂直深入土層2～3 m，一般成齡茶樹主根垂直分布可達(dá)1 m以上（圖1）。耕作施肥是茶園生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，耕作具有以下作用：改良土壤的理化性質(zhì)，加深土壤耕作層，增加土壤孔隙度，增加蓄水切斷土壤毛細(xì)管，提高保水的能力；促使土壤風(fēng)化，加強(qiáng)土壤中礦物質(zhì)氧化和分解，使一些不溶性養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為水溶性有效養(yǎng)分，為茶樹根系所吸收利用；深耕的同時(shí)將雜草翻埋能減少病蟲害，增加土壤有機(jī)質(zhì)，提高土壤肥力。我國茶園多分布于丘陵山區(qū)，由于技術(shù)裝備缺乏，人工勞動(dòng)力成本高、強(qiáng)度大等問題，耕作成為茶園生產(chǎn)的一大難題[1]。上世紀(jì)60年代有人提出茶園免耕法，實(shí)踐證明并不實(shí)用。當(dāng)前，常年不耕、肥料撒施成為茶農(nóng)主要的選擇。

圖1茶樹的根系

茶園若常年不耕作，肥料表面撒施會帶來以下危害：形成惡性循環(huán)，土壤板結(jié)情況愈來愈嚴(yán)重，土壤理化性質(zhì)惡化，蓄水能力降低，土壤肥力下降，肥料利用率低，除草難，易滋生病蟲害[2]。

一、耕作分類

1.淺耕

淺耕一般耕深為8～10 cm，可覆蓋95%以上的雜草，耕作層空隙增加，起到松土、除草、減少水分散失等作用。淺耕對茶樹根系損傷不多，一般不會對茶樹造成不利影響。淺耕次數(shù)和時(shí)間，因土壤結(jié)構(gòu)、雜草滋生情況、樹冠覆蓋度和當(dāng)?shù)貧夂驐l件等因素不同而異。

幼齡茶園土壤較疏松，一般每年耕2～3次。成齡茶園的淺耕可結(jié)合施追肥進(jìn)行，一般春茶和夏茶后各進(jìn)行1次淺耕。對于土壤肥沃，樹冠覆蓋度較小，如剛進(jìn)行過重修剪或臺刈的茶園應(yīng)適當(dāng)增加淺耕次數(shù)，以保持茶園清潔和表土疏松。對于坡度較大或水土流失嚴(yán)重的茶園宜減少淺耕次數(shù)或采用化學(xué)除草劑除草。

2.中耕

中耕一般在春茶施催芽肥之前進(jìn)行，耕深10～15 cm。目的是防除春季雜草，減少表土水分含量，增加陽光輻射的吸收量，提高溫度，促進(jìn)茶芽提早萌發(fā)。中耕不能太深，否則會損傷根系，不利于養(yǎng)分的吸收。在同一茶區(qū)，應(yīng)平地和丘陵茶區(qū)先耕，高山茶園后耕；陽坡先耕，陰坡后耕。耕作時(shí)將雜草翻埋入土，打碎土塊，平整地面。

3.深耕

深耕深度應(yīng)達(dá)到15 cm以上，一般在春秋季進(jìn)行，有的耕深超過25 cm，對土壤具有很好的改良效果。對于幼齡茶園，種植前經(jīng)過深翻，不必進(jìn)行深耕或年年深耕；僅局部條耕，則必須盡早在行間未深耕的地方深耕，耕深應(yīng)在50 cm以上。一般深耕要求中間深、兩邊淺，呈“V”形。衰老茶園深耕對于更新根系，恢復(fù)樹勢都具有良好作用，可結(jié)合樹冠改造如重修剪和臺刈進(jìn)行。深耕要和施基肥配合，產(chǎn)量可提高20.1%，芽葉比例提高10%?；蕬?yīng)以有機(jī)肥為主。由于深耕具有雙重性，既能促進(jìn)土壤熟化，又會導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞和損傷根系等。因此對于生態(tài)條件較好、土壤肥力較高、通氣透水性能好、土質(zhì)疏松的茶園，可間隔1～3年深耕1次。

二、茶園常用耕作機(jī)具及其特點(diǎn)

1.耕作機(jī)具及其特點(diǎn)

（1）針式仿生耕作機(jī)

仿生耕作機(jī)是針對茶園土壤板結(jié)嚴(yán)重，耕作難而提出來的一種仿人工挖掘技術(shù)的機(jī)具。該機(jī)具采用了針式耕齒，以及模擬人工挖掘軌跡的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，具有挖掘阻力小、有效利用挖掘反力等特點(diǎn)，對于常年不耕、土壤板結(jié)嚴(yán)重的茶園具有良好的效果。

（2）立式螺旋耕作機(jī)

螺旋耕作是針對茶園深耕，肥料深施，施肥均勻性，變量、變位施肥的需求而提出的一種耕作技術(shù)。該機(jī)具主要由兩根分別起破土和攪土作用的立式螺旋刀軸組成，具有開溝施肥一次完成，肥料與土壤攪拌均勻的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于茶園深耕與施肥作業(yè)。

（3）旋耕機(jī)

旋耕機(jī)分為立式旋耕和臥式旋耕兩種。立式旋耕主要由垂直于地面的旋轉(zhuǎn)軸和軸向安裝的旋耕刀片組成。由于旋耕軸垂直于地面，結(jié)構(gòu)緊湊，特別適宜于茶園行間作業(yè)，并且具有碎土率高、開溝均勻等特點(diǎn)。臥式旋耕機(jī)，旋耕軸平行于地面，耕作寬度較大，一般適合于茶行間距較大的茶園，小型微耕除草機(jī)也采用臥式旋耕的耕作方式。

（4）鏈?zhǔn)介_溝施肥機(jī)

鏈?zhǔn)介_溝施肥機(jī)有單排鏈和雙排鏈之分，在鏈條上面布置有“L”形的刀片。該機(jī)具有開溝深度大、溝型均勻的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于茶園施基肥作業(yè)。

（5）圓盤式開溝施肥機(jī)

圓盤式開溝施肥機(jī)由開溝圓盤和刀片組成，一般根據(jù)開溝寬度的要求，有單圓盤、雙圓盤和三圓盤之分。該機(jī)具有開溝深度大、溝型均勻的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于茶園施基肥作業(yè)。

2.耕作動(dòng)力平臺

（1）高地隙多功能茶園管理機(jī)

高地隙多功能茶園管理機(jī)主要由動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)架、工作平臺、操作系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)等所形成的多用底盤和配套農(nóng)具等組成（圖2）。履帶中心距在1.5～1.8 m范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以滿足不同行距茶園的作業(yè)需要。可配套耕作、施肥、噴藥、采茶和修剪等多種作業(yè)機(jī)械。在耕作方面，可以掛接針式仿生耕作機(jī)、立式螺旋開溝施肥機(jī)、立式旋耕機(jī)、臥式旋耕機(jī)、鏈?zhǔn)介_溝施肥機(jī)、圓盤式開溝施肥機(jī)等耕作施肥機(jī)具。

圖2高地隙多功能茶園管理機(jī)

作業(yè)過程中對高地隙多功能茶園管理機(jī)性能參數(shù)的測定情況見表1。

測試和各地使用效果表明，該機(jī)行走穩(wěn)定，轉(zhuǎn)彎半徑小，對茶園地形、土質(zhì)、氣候、茶園管理?xiàng)l件等有較好的適應(yīng)性。在橫向坡10°左右、茶樹行距150 cm、茶蓬高度小于100 cm、行間修剪出約20 cm的間隙通道的茶園中均可正常作業(yè)。該機(jī)寬度可以調(diào)整，最大行距達(dá)180 cm。該機(jī)可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，對現(xiàn)有茶園地頭進(jìn)行適當(dāng)整理，使地頭寬度達(dá)到2 m左右，該機(jī)就可順利回轉(zhuǎn)和進(jìn)行作業(yè)。該機(jī)均采用液壓馬達(dá)進(jìn)行傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，使用履帶式行走機(jī)構(gòu)，穩(wěn)定性好，履帶高度較小，寬度較窄，又行駛在茶樹根部的行間最寬處，對茶樹枝條損傷小。同時(shí)，該機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)配備合理，視野良好，操縱系統(tǒng)簡單方便，也易于調(diào)整保養(yǎng)，適合在平地、低坡，甚至緩坡茶園中使用。

表1高地隙多功能茶園管理機(jī)主要性能參數(shù)

（2）低地隙多功能茶園管理機(jī)

低地隙多功能茶園管理機(jī)整機(jī)為一個(gè)履帶拖拉機(jī)，機(jī)身窄，行間作業(yè)，動(dòng)力通過機(jī)械液壓混合的方式傳遞至行走底盤（機(jī)械傳動(dòng)）、機(jī)具動(dòng)力輸出接口（機(jī)械傳動(dòng)）、機(jī)具提升機(jī)構(gòu)（液壓傳動(dòng)）（圖3）。作業(yè)機(jī)具掛接接口與通用動(dòng)力輸出接口位于機(jī)身尾部，可快速更換不同作業(yè)機(jī)具。在耕作方面可選配針式仿生耕作機(jī)、立式螺旋開溝施肥機(jī)、立式旋耕機(jī)、臥式旋耕機(jī)、鏈?zhǔn)介_溝施肥機(jī)、圓盤式開溝施肥機(jī)等耕作施肥機(jī)具。

圖3低地隙多功能茶園管理機(jī)

作業(yè)過程中對低地隙多功能茶園管理機(jī)性能參數(shù)的測定情況見表2。

表2低地隙多功能茶園管理機(jī)主要性能參數(shù)

測試和各地使用效果表明，該機(jī)行走穩(wěn)定，轉(zhuǎn)彎半徑小，對茶園地形、土質(zhì)、氣候、茶園管理?xiàng)l件等有較好的適應(yīng)性。在橫向坡15°左右，茶園中沒有無法越過的溝坑等、茶樹行距150 cm、茶蓬高度小于100 cm、行間修剪出約20 cm的間隙通道的茶園中均可正常作業(yè)。該機(jī)可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，地頭寬度達(dá)到2 m左右，該機(jī)便可順利回轉(zhuǎn)和進(jìn)行作業(yè)，是一種適合在平地、低坡，甚至緩坡茶園中使用的理想的茶園耕作機(jī)械。

（3）小型手扶式茶園管理機(jī)

小型手扶式茶園管理機(jī)由動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、變速操縱系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)、深耕鍬和護(hù)罩等部分組成（圖4）。行走系統(tǒng)由前部2只驅(qū)動(dòng)輪和后部1只轉(zhuǎn)向輪組成，通過行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)地面所給予的反作用力，使機(jī)器向前或向后行走和移動(dòng)。該機(jī)為考慮在山區(qū)橫坡傾斜的茶園中耕作，克服機(jī)器左右傾斜對耕作帶來的影響，并保持機(jī)器行走穩(wěn)定，故前部2只行走輪具有自動(dòng)浮動(dòng)上升功能，即當(dāng)機(jī)器在橫坡傾斜茶行內(nèi)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，前部2只行走輪所行走的地面一邊高一邊低時(shí)，則走在低地一邊的行走輪，可由自動(dòng)浮動(dòng)上升裝置控制自動(dòng)升高，從而使機(jī)體處在水平狀態(tài)，保證了耕作部件的正常耕作，同時(shí)也保證了機(jī)器行走的穩(wěn)定性，不致引起側(cè)翻。該茶園管理機(jī)主要用于耕作，可配套針式仿生耕作機(jī)具、臥式旋耕機(jī)具。

該機(jī)對地形、土質(zhì)、氣候、茶園管理等條件有較好的適應(yīng)性。在樹高82 cm、蓬面寬152 cm、茶蓬間距28 cm左右、橫向坡度在0～30°的茶園都可以正常作業(yè)。該機(jī)使用功率僅2.9 kW（4馬力）的柴油機(jī)，機(jī)體整體質(zhì)量較輕，操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，可在各種復(fù)雜環(huán)境下作業(yè)，適應(yīng)性強(qiáng)。而且即使在土壤堅(jiān)硬的茶園中應(yīng)用作業(yè)效果也較理想，耕深也較淺；在土壤松軟茶園中的耕作效果更佳。

圖4小型手扶式茶園管理機(jī)

在試驗(yàn)中，該機(jī)旋耕生產(chǎn)率最高可達(dá)0.9畝/h，最低為0.7畝/h。深耕作業(yè)生產(chǎn)率最高可達(dá)1.1畝/h，最低為0.3畝/h。施肥作業(yè)在旋耕作業(yè)的同時(shí)進(jìn)行，施肥量可在100～220 g/min范圍調(diào)整。因此，該機(jī)的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)高于人工作業(yè)和一般小型機(jī)具。旋耕時(shí)的碎土率達(dá)93%，埋草覆蓋率達(dá)92.4%；深耕作業(yè)時(shí)深度達(dá)25.79 cm，有利于茶樹根系的生長；肥料在中耕除草或深松的同時(shí)深施入土，有效避免了肥料的流失和浪費(fèi)；一次性高效寬幅的噴霧作業(yè)，霧化均勻，可以實(shí)現(xiàn)大面積及時(shí)有效地防治病蟲害，大大改善了人工防治效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差的狀況。

作業(yè)過程中對小型手扶式茶園管理機(jī)性能參數(shù)的測定情況見表3。

表3小型手扶式茶園管理機(jī)主要性能參數(shù)

三、茶園耕作機(jī)械的選用

茶園耕作機(jī)械的選用主要依據(jù)茶園條件、耕作類型等因素來選擇。根據(jù)茶園坡度不同推薦以下選配方案。

1.平地茶園

可選用高地隙多功能茶園管理機(jī)或低地隙多功能茶園管理機(jī)作為動(dòng)力機(jī)，配套臥式旋耕機(jī)、犁鏵等進(jìn)行淺耕、中耕松土、除草作業(yè)，配套立式旋耕機(jī)、針式仿生耕作機(jī)進(jìn)行中耕作業(yè)，配套針式仿生耕作機(jī)、立式螺旋施肥機(jī)進(jìn)行深耕施肥作業(yè)。

2.緩坡茶園

可選用低地隙多功能茶園管理機(jī)作為動(dòng)力機(jī)，配套臥式旋耕機(jī)等進(jìn)行淺耕、中耕松土、除草作業(yè)，配套立式旋耕機(jī)、針式仿生耕作機(jī)進(jìn)行中耕作業(yè)，配套針式仿生耕作機(jī)、立式螺旋施肥機(jī)進(jìn)行深耕施肥作業(yè)，配套鏈?zhǔn)介_溝施肥機(jī)、圓盤式開溝施肥機(jī)進(jìn)行開溝施基肥作業(yè)。

3.陡坡茶園

可選擇手扶式茶園管理機(jī)作為動(dòng)力機(jī)，配套旋耕機(jī)、針式仿生耕作機(jī)，進(jìn)行淺耕、除草、中耕、施肥等作業(yè)。另外，可以選用專用的微耕機(jī)、小型深耕機(jī)等單機(jī)具進(jìn)行淺耕除草、中耕施肥等作業(yè)。

上述3種機(jī)械配置方案僅為一般的推薦方案。具體的機(jī)械配置方案還要根據(jù)具體情況而定。比如，茶園面積的大小、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等也是重要的選擇依據(jù)，如果茶園面積不大或初期投入較少，則可選擇小型耕作機(jī)械或低地隙多功能管理機(jī)配套耕作機(jī)具。總之，要根據(jù)實(shí)際情況選出綜合效益最優(yōu)的機(jī)具配置方案。

[1]肖宏儒，秦廣明，宋志禹.茶葉生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].中國茶葉，2011，33(7)：8-11.

[2]肖宏儒，權(quán)啟愛.茶園作業(yè)機(jī)械化技術(shù)及裝備研究[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2012:27-29.

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2017年1—11月國際茶葉拍賣市場行情