采茶機械的研制和我國采茶機械化事業的發展

權啟愛

中國農業科學院茶葉研究所，310008

采茶是茶葉生產中消耗勞動力最多的作業項目。近年來茶葉生產勞力日趨緊張，采茶機械化成為茶葉生產中需求最迫切的項目。采茶機械化應用的設備主要是茶樹修剪機和采茶機。

一、國外采茶機械的研制和發展

日本于1910年開始研究和應用采茶剪，由于采茶剪的應用，茶葉質量和產量有所下降，故在當時引起較大爭議。但隨著茶園面積的增加和加工規模的不斷擴大，并且受到日本當時工業生產迅速發展的影響，采茶勞力不足的問題愈來愈嚴重，采茶剪則逐步獲得推廣和應用。1920年，日本已出現6種不同形式的采茶剪（采茶鋏，圖1），基本結構就是大剪刀，并在下刀片下部設一集茶袋，集茶袋一般用網狀織物制成，日本全國約有15萬把采茶剪作為采茶工具在生產中應用。同時，有資料顯示1924年在爪哇也有一種采摘刀用于茶葉生產。第二次世界大戰后，由于戰爭期間勞動力的大量減少，日本茶葉生產的勞力更為缺乏，采茶機械化技術的研究和開發加速，從20世紀50年代中期開始采茶機的研制。1960年日本落合刃物株式會社創制出第一臺機動式采茶機，并開始在生產中應用；1966年日本研制出雙人采茶機；1975年后又先后研制出自走式和乘坐式大型采茶機，并在不同條件的茶園中獲得應用。1967年日本全國擁有動力采茶機1.6萬臺，1972年則達到4.2萬臺，1979年達到10萬臺，平均0.6 hm2（9畝）茶園就有1臺采茶機在使用，機采茶葉產量已占全國茶葉總產量的90%。迄今為止，日本的采茶機種類從動力形式上已先后出現過手動、電動和機動；操作形式有單人手提式、雙人抬式、自走式和乘坐式等；刀片形式有平形和弧形，并且刀片運轉形式有單動和雙動；從采摘原理上曾提出折斷式和切割式等，并在折斷指的橡膠硬度和固定指的指間間隙等方面進行了理論探討和試驗。經過反復試驗和應用，肯定了切割式原理較為符合當前的采摘工藝要求，并創制出往復切割式、螺旋滾刀式和水平勾刀式等切割式原理的采茶機型，經過使用對比，又最終確認往復切割式性能最好，形成目前日本國內普遍應用和出口最多的采茶機型式。在切割式采茶機中，雙人手抬作業的雙人采茶機使用數量最多，約占全國采茶機使用總量的60%。與此同時，為與采茶機配套使用，日本研制出各種類型的茶樹修剪機，均使用切割式原理，機器型式有輕修剪機、深修剪機、重修剪機、臺刈機和修邊機等，作業形式有單人手提式、雙人抬式和自走式等，同樣也以雙人式茶樹修剪機使用最普遍。

圖1 采茶剪

蘇聯1929年向日本進口采茶剪，1930年設計出三輪型往復切割式采茶機，在之后的20年間，對多種采摘機構形式進行了較深入探討，但基本上都屬于切割式原理機型，并且采取將采摘器懸掛在高架四輪自走式底盤上，進行跨行采摘作業（圖2）。1949年開始對折斷式采摘原理進行研究，1953年提出了采用橡膠采指折斷茶芽作業原理的折斷式采茶機，并投入試驗；1965年研制出一種折斷和切割原理相結合的自走式采茶機，開始在生產中使用。據介紹，這種機型采摘部件裝在以11.8 kW（16馬力）風冷柴油機為動力的自走底盤上，整機包括自走底盤、采摘器、風管、清選器、集葉箱、傳動系統和控制采摘器高度的液力控制器等部分。采摘器一上一下由往復折斷采指和切割器構成。機器以0.34 m/s速度前進，工作效率0.15～0.20 hm2/h。與此同時，蘇聯還研制了以切割原理工作的中、小型采茶機型，并得到推廣。據報道，1985年機采茶葉產量達到17 612 t，占茶葉總產量的28%，其中大型自走式采茶機的采收量占機采茶葉總量的32%，其余基本上為雙人采茶機所采，占機采茶葉總量的68%。

圖2 切割器懸掛（上）和拖拉形式（下）的跨行作業自走式采茶機

英國、法國、印度等國也進行過采茶機的研究，但是直至目前印度等國基本上還是停留在手工采茶，采茶機械化未獲進展。阿根廷雖然茶園面積在世界上不算太大，但據報道該國是繼日本之后基本實現采茶機械化的國家。我國的臺灣省現也基本實現了包括采茶機械化在內的茶園作業機械化，所使用的機械類型基本上與日本相同。筆者2012年出訪尼泊爾講學，順道訪問了印度大吉嶺茶區，在與印度和尼泊爾茶業界人士的接觸中，他們均不約而同地詢問中國采茶機械化技術發展和推廣應用情況，尼泊爾人士還向筆者展示了一種印度產小型手提往復式采茶機（圖3），據介紹當時正在生產中試驗和試用。鑒于目前世界上出現的茶葉生產用工緊張，各主要產茶國大都開始重視采茶機械化技術的研究和開發。

圖3 印度研制的手提往復切割式采茶機

二、我國采茶機械的研制和發展

我國采茶機械化的研究在很早以前就受到業界的重視，然路漫漫其修遠兮，時而全國性轟轟烈烈研制，時而又因主客觀因素轉入低潮，至今發展緩慢。

1.原理階段的中國采茶機研究

早在1947年，當時的浙江省農業改進所就進行過茶葉采摘器研究，后因效果低下而作罷。

1958年，早年留學日本時任杭州茶葉試驗場場長的葛敬應先生，制成一種茶葉采割剪，與日本相似，在大剪刀上裝上網兜，用于鮮葉采摘并收集剪下的芽葉。1987年，浙江省農業廳王家斌在此基礎上，又制成一種4ZCJ-A型采茶鋏，在杭州市余杭鎮試用，比手工采茶功效提高2.0～3.5倍。

中國采茶機的研究正式開始于1955年，開始時間基本上與日本相同。特別是在1958年開始的全國群眾性技術革新運動中，經歷不長時間，各地就出現了根據剪切式、折斷式、滾折式、卷折式、夾采式、打擊式等機械采摘原理，制造的機構簡易的采摘器或采茶機。1959年采茶機的研究被列入國家重點研究項目，為總結采茶機群眾性的研制經驗，中國農業科學院茶葉研究所在杭州召開采茶機現場評比會，浙江、安徽、福建、湖北、江蘇等省研制的40多種簡易型或原理形式采茶機參加評比，通過評比向全國推薦了由中國農業科學院茶葉研究所與農業部南京農業機械化研究所共同研制的及浙江農學院研制的兩種型式的采茶機。到了1960年，中國已經有了以切割式、折斷式、拉斷式3種采摘原理為主，包括手動、電動、機動3種機型的小型采茶機、畜力和機動自走的中型采茶機，以及拖拉機懸掛形式的采茶機。這一年，由中國農業科學院茶葉研究所與農業部南京農業機械化研究所共同研制的采茶機被定型為手動南茶702型往復切割式采茶機（圖4），這是我國首臺被定型的采茶機。這一期間，雖然全國出現的采茶機形式較多，但由于當時機械工業還處于低水平狀態，金屬原材料缺乏，不少機具還是用竹木材料制作，形成的各種形式的采茶機大多還只能屬于工具改良和半機械化機具形式。

圖4 南茶702型采茶機

2.高峰階段中國采茶機與茶樹修剪機的研究

20世紀60—70年代，全國采茶機的研制形成高潮，幾乎所有主要產茶省、市、自治區都開展了采茶機研制與試用。與此同時，第一機械工業部等將采茶機研制作為國家重點科研項目下達給中國農業科學院茶葉研究所，組織全國產茶省和相關科研單位進行協作研究。在此期間，中國農業科學院茶葉研究所殷鴻范等人所研制的電動往復切割式N1C型手提采茶機，達到了較為完善的水平，通過了第一機械工業部組織的鑒定，系國內首臺通過鑒定的采茶機機型，在浙江、廣東、湖南等省茶區進行過較大面積的試用。

1973年，為了吸取國外先進技術，國家安排25萬元人民幣進口日本單人采茶機3臺、茶樹修剪機15臺，交與中國農業科學院茶葉研究所等單位在12個產茶省、區進行試用研究。1975年，貴州省又斥資進口日本單人采茶機和茶樹修剪機250臺，分配到省內多個茶場試用，其中貴州省都勻茶場試用后總結最為全面。這一年8月，為總結國內采茶機的研制和進口樣機試用的經驗，第一機械工業部農業機械局支持中國農業科學院茶葉研究所和一機部機械研究院農機所，在無錫召開了“采茶機現場經驗交流會”，全國15個省、市近百名代表參加，有手動、機動和電動3種動力形式的背負、獨輪車載和自走3種作業方式的9臺國產采茶機和4臺日本采茶機進行了演示和交流。參與這次交流的采茶機，其采摘原理全部為切割式，在切割式中有往復切割式、螺旋滾切式和水平旋轉刀式3種形式，進一步驗證和表明，在現有茶葉生產條件下，切割式被認為是最為簡單有效的茶葉機器采摘原理。此后，機械部和農業部又將這批國內外采茶機集中到貴州省都勻茶場進行對比試驗，通過試驗肯定了可在中國茶區使用的部分機型，集中展示了中國研制和國外引進的采茶機技術。

然而，因當時國內缺乏理想的小型汽油機和微電機，加之機械制造水平低，可靠性無法保證，故當時國內研制的采茶機和茶樹修剪機，未能在生產中普遍推廣應用。

（待續）