權(quán)啟愛(ài)

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，310008

采茶是茶葉生產(chǎn)中消耗勞動(dòng)力最多的作業(yè)項(xiàng)目。近年來(lái)茶葉生產(chǎn)勞力日趨緊張，采茶機(jī)械化成為茶葉生產(chǎn)中需求最迫切的項(xiàng)目。采茶機(jī)械化應(yīng)用的設(shè)備主要是茶樹(shù)修剪機(jī)和采茶機(jī)。

一、國(guó)外采茶機(jī)械的研制和發(fā)展

日本于1910年開(kāi)始研究和應(yīng)用采茶剪，由于采茶剪的應(yīng)用，茶葉質(zhì)量和產(chǎn)量有所下降，故在當(dāng)時(shí)引起較大爭(zhēng)議。但隨著茶園面積的增加和加工規(guī)模的不斷擴(kuò)大，并且受到日本當(dāng)時(shí)工業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展的影響，采茶勞力不足的問(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán)重，采茶剪則逐步獲得推廣和應(yīng)用。1920年，日本已出現(xiàn)6種不同形式的采茶剪（采茶鋏，圖1），基本結(jié)構(gòu)就是大剪刀，并在下刀片下部設(shè)一集茶袋，集茶袋一般用網(wǎng)狀織物制成，日本全國(guó)約有15萬(wàn)把采茶剪作為采茶工具在生產(chǎn)中應(yīng)用。同時(shí)，有資料顯示1924年在爪哇也有一種采摘刀用于茶葉生產(chǎn)。第二次世界大戰(zhàn)后，由于戰(zhàn)爭(zhēng)期間勞動(dòng)力的大量減少，日本茶葉生產(chǎn)的勞力更為缺乏，采茶機(jī)械化技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)加速，從20世紀(jì)50年代中期開(kāi)始采茶機(jī)的研制。1960年日本落合刃物株式會(huì)社創(chuàng)制出第一臺(tái)機(jī)動(dòng)式采茶機(jī)，并開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用；1966年日本研制出雙人采茶機(jī)；1975年后又先后研制出自走式和乘坐式大型采茶機(jī)，并在不同條件的茶園中獲得應(yīng)用。1967年日本全國(guó)擁有動(dòng)力采茶機(jī)1.6萬(wàn)臺(tái)，1972年則達(dá)到4.2萬(wàn)臺(tái)，1979年達(dá)到10萬(wàn)臺(tái)，平均0.6 hm2（9畝）茶園就有1臺(tái)采茶機(jī)在使用，機(jī)采茶葉產(chǎn)量已占全國(guó)茶葉總產(chǎn)量的90%。迄今為止，日本的采茶機(jī)種類從動(dòng)力形式上已先后出現(xiàn)過(guò)手動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)動(dòng)；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(yùn)轉(zhuǎn)形式有單動(dòng)和雙動(dòng)；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(jìn)行了理論探討和試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和應(yīng)用，肯定了切割式原理較為符合當(dāng)前的采摘工藝要求，并創(chuàng)制出往復(fù)切割式、螺旋滾刀式和水平勾刀式等切割式原理的采茶機(jī)型，經(jīng)過(guò)使用對(duì)比，又最終確認(rèn)往復(fù)切割式性能最好，形成目前日本國(guó)內(nèi)普遍應(yīng)用和出口最多的采茶機(jī)型式。在切割式采茶機(jī)中，雙人手抬作業(yè)的雙人采茶機(jī)使用數(shù)量最多，約占全國(guó)采茶機(jī)使用總量的60%。與此同時(shí)，為與采茶機(jī)配套使用，日本研制出各種類型的茶樹(shù)修剪機(jī)，均使用切割式原理，機(jī)器型式有輕修剪機(jī)、深修剪機(jī)、重修剪機(jī)、臺(tái)刈機(jī)和修邊機(jī)等，作業(yè)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(shù)修剪機(jī)使用最普遍。

圖1 采茶剪

蘇聯(lián)1929年向日本進(jìn)口采茶剪，1930年設(shè)計(jì)出三輪型往復(fù)切割式采茶機(jī)，在之后的20年間，對(duì)多種采摘機(jī)構(gòu)形式進(jìn)行了較深入探討，但基本上都屬于切割式原理機(jī)型，并且采取將采摘器懸掛在高架四輪自走式底盤(pán)上，進(jìn)行跨行采摘作業(yè)（圖2）。1949年開(kāi)始對(duì)折斷式采摘原理進(jìn)行研究，1953年提出了采用橡膠采指折斷茶芽作業(yè)原理的折斷式采茶機(jī)，并投入試驗(yàn)；1965年研制出一種折斷和切割原理相結(jié)合的自走式采茶機(jī)，開(kāi)始在生產(chǎn)中使用。據(jù)介紹，這種機(jī)型采摘部件裝在以11.8 kW（16馬力）風(fēng)冷柴油機(jī)為動(dòng)力的自走底盤(pán)上，整機(jī)包括自走底盤(pán)、采摘器、風(fēng)管、清選器、集葉箱、傳動(dòng)系統(tǒng)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(fù)折斷采指和切割器構(gòu)成。機(jī)器以0.34 m/s速度前進(jìn)，工作效率0.15～0.20 hm2/h。與此同時(shí)，蘇聯(lián)還研制了以切割原理工作的中、小型采茶機(jī)型，并得到推廣。據(jù)報(bào)道，1985年機(jī)采茶葉產(chǎn)量達(dá)到17 612 t，占茶葉總產(chǎn)量的28%，其中大型自走式采茶機(jī)的采收量占機(jī)采茶葉總量的32%，其余基本上為雙人采茶機(jī)所采，占機(jī)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(yè)自走式采茶機(jī)

英國(guó)、法國(guó)、印度等國(guó)也進(jìn)行過(guò)采茶機(jī)的研究，但是直至目前印度等國(guó)基本上還是停留在手工采茶，采茶機(jī)械化未獲進(jìn)展。阿根廷雖然茶園面積在世界上不算太大，但據(jù)報(bào)道該國(guó)是繼日本之后基本實(shí)現(xiàn)采茶機(jī)械化的國(guó)家。我國(guó)的臺(tái)灣省現(xiàn)也基本實(shí)現(xiàn)了包括采茶機(jī)械化在內(nèi)的茶園作業(yè)機(jī)械化，所使用的機(jī)械類型基本上與日本相同。筆者2012年出訪尼泊爾講學(xué)，順道訪問(wèn)了印度大吉嶺茶區(qū)，在與印度和尼泊爾茶業(yè)界人士的接觸中，他們均不約而同地詢問(wèn)中國(guó)采茶機(jī)械化技術(shù)發(fā)展和推廣應(yīng)用情況，尼泊爾人士還向筆者展示了一種印度產(chǎn)小型手提往復(fù)式采茶機(jī)（圖3），據(jù)介紹當(dāng)時(shí)正在生產(chǎn)中試驗(yàn)和試用。鑒于目前世界上出現(xiàn)的茶葉生產(chǎn)用工緊張，各主要產(chǎn)茶國(guó)大都開(kāi)始重視采茶機(jī)械化技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。

圖3 印度研制的手提往復(fù)切割式采茶機(jī)

二、我國(guó)采茶機(jī)械的研制和發(fā)展

我國(guó)采茶機(jī)械化的研究在很早以前就受到業(yè)界的重視，然路漫漫其修遠(yuǎn)兮，時(shí)而全國(guó)性轟轟烈烈研制，時(shí)而又因主客觀因素轉(zhuǎn)入低潮，至今發(fā)展緩慢。

1.原理階段的中國(guó)采茶機(jī)研究

早在1947年，當(dāng)時(shí)的浙江省農(nóng)業(yè)改進(jìn)所就進(jìn)行過(guò)茶葉采摘器研究，后因效果低下而作罷。

1958年，早年留學(xué)日本時(shí)任杭州茶葉試驗(yàn)場(chǎng)場(chǎng)長(zhǎng)的葛敬應(yīng)先生，制成一種茶葉采割剪，與日本相似，在大剪刀上裝上網(wǎng)兜，用于鮮葉采摘并收集剪下的芽葉。1987年，浙江省農(nóng)業(yè)廳王家斌在此基礎(chǔ)上，又制成一種4ZCJ-A型采茶鋏，在杭州市余杭鎮(zhèn)試用，比手工采茶功效提高2.0～3.5倍。

中國(guó)采茶機(jī)的研究正式開(kāi)始于1955年，開(kāi)始時(shí)間基本上與日本相同。特別是在1958年開(kāi)始的全國(guó)群眾性技術(shù)革新運(yùn)動(dòng)中，經(jīng)歷不長(zhǎng)時(shí)間，各地就出現(xiàn)了根據(jù)剪切式、折斷式、滾折式、卷折式、夾采式、打擊式等機(jī)械采摘原理，制造的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)易的采摘器或采茶機(jī)。1959年采茶機(jī)的研究被列入國(guó)家重點(diǎn)研究項(xiàng)目，為總結(jié)采茶機(jī)群眾性的研制經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所在杭州召開(kāi)采茶機(jī)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)比會(huì)，浙江、安徽、福建、湖北、江蘇等省研制的40多種簡(jiǎn)易型或原理形式采茶機(jī)參加評(píng)比，通過(guò)評(píng)比向全國(guó)推薦了由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所與農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所共同研制的及浙江農(nóng)學(xué)院研制的兩種型式的采茶機(jī)。到了1960年，中國(guó)已經(jīng)有了以切割式、折斷式、拉斷式3種采摘原理為主，包括手動(dòng)、電動(dòng)、機(jī)動(dòng)3種機(jī)型的小型采茶機(jī)、畜力和機(jī)動(dòng)自走的中型采茶機(jī)，以及拖拉機(jī)懸掛形式的采茶機(jī)。這一年，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所與農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所共同研制的采茶機(jī)被定型為手動(dòng)南茶702型往復(fù)切割式采茶機(jī)（圖4），這是我國(guó)首臺(tái)被定型的采茶機(jī)。這一期間，雖然全國(guó)出現(xiàn)的采茶機(jī)形式較多，但由于當(dāng)時(shí)機(jī)械工業(yè)還處于低水平狀態(tài)，金屬原材料缺乏，不少機(jī)具還是用竹木材料制作，形成的各種形式的采茶機(jī)大多還只能屬于工具改良和半機(jī)械化機(jī)具形式。

圖4 南茶702型采茶機(jī)

2.高峰階段中國(guó)采茶機(jī)與茶樹(shù)修剪機(jī)的研究

20世紀(jì)60—70年代，全國(guó)采茶機(jī)的研制形成高潮，幾乎所有主要產(chǎn)茶省、市、自治區(qū)都開(kāi)展了采茶機(jī)研制與試用。與此同時(shí)，第一機(jī)械工業(yè)部等將采茶機(jī)研制作為國(guó)家重點(diǎn)科研項(xiàng)目下達(dá)給中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，組織全國(guó)產(chǎn)茶省和相關(guān)科研單位進(jìn)行協(xié)作研究。在此期間，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所殷鴻范等人所研制的電動(dòng)往復(fù)切割式N1C型手提采茶機(jī)，達(dá)到了較為完善的水平，通過(guò)了第一機(jī)械工業(yè)部組織的鑒定，系國(guó)內(nèi)首臺(tái)通過(guò)鑒定的采茶機(jī)機(jī)型，在浙江、廣東、湖南等省茶區(qū)進(jìn)行過(guò)較大面積的試用。

1973年，為了吸取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，國(guó)家安排25萬(wàn)元人民幣進(jìn)口日本單人采茶機(jī)3臺(tái)、茶樹(shù)修剪機(jī)15臺(tái)，交與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所等單位在12個(gè)產(chǎn)茶省、區(qū)進(jìn)行試用研究。1975年，貴州省又斥資進(jìn)口日本單人采茶機(jī)和茶樹(shù)修剪機(jī)250臺(tái)，分配到省內(nèi)多個(gè)茶場(chǎng)試用，其中貴州省都勻茶場(chǎng)試用后總結(jié)最為全面。這一年8月，為總結(jié)國(guó)內(nèi)采茶機(jī)的研制和進(jìn)口樣機(jī)試用的經(jīng)驗(yàn)，第一機(jī)械工業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械局支持中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所和一機(jī)部機(jī)械研究院農(nóng)機(jī)所，在無(wú)錫召開(kāi)了“采茶機(jī)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)”，全國(guó)15個(gè)省、市近百名代表參加，有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)和電動(dòng)3種動(dòng)力形式的背負(fù)、獨(dú)輪車載和自走3種作業(yè)方式的9臺(tái)國(guó)產(chǎn)采茶機(jī)和4臺(tái)日本采茶機(jī)進(jìn)行了演示和交流。參與這次交流的采茶機(jī)，其采摘原理全部為切割式，在切割式中有往復(fù)切割式、螺旋滾切式和水平旋轉(zhuǎn)刀式3種形式，進(jìn)一步驗(yàn)證和表明，在現(xiàn)有茶葉生產(chǎn)條件下，切割式被認(rèn)為是最為簡(jiǎn)單有效的茶葉機(jī)器采摘原理。此后，機(jī)械部和農(nóng)業(yè)部又將這批國(guó)內(nèi)外采茶機(jī)集中到貴州省都勻茶場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)肯定了可在中國(guó)茶區(qū)使用的部分機(jī)型，集中展示了中國(guó)研制和國(guó)外引進(jìn)的采茶機(jī)技術(shù)。

然而，因當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)缺乏理想的小型汽油機(jī)和微電機(jī)，加之機(jī)械制造水平低，可靠性無(wú)法保證，故當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)研制的采茶機(jī)和茶樹(shù)修剪機(jī)，未能在生產(chǎn)中普遍推廣應(yīng)用。

（待續(xù)）