茶园机械化耕作技术

2018-03-07肖宏儒韩余宋志禹丁文芹赵映梅松金月杨光夏先飞

中国茶叶 2018年1期

肖宏儒，韩余，宋志禹，丁文芹，赵映，梅松，金月，杨光，夏先飞

农业部南京农业机械化研究所，210014

茶树是深根植物，主根在深厚的土壤中，可垂直深入土层2～3 m，一般成龄茶树主根垂直分布可达1 m以上（图1）。耕作施肥是茶园生产的重要环节，耕作具有以下作用：改良土壤的理化性质，加深土壤耕作层，增加土壤孔隙度，增加蓄水切断土壤毛细管，提高保水的能力；促使土壤风化，加强土壤中矿物质氧化和分解，使一些不溶性养分转化为水溶性有效养分，为茶树根系所吸收利用；深耕的同时将杂草翻埋能减少病虫害，增加土壤有机质，提高土壤肥力。我国茶园多分布于丘陵山区，由于技术装备缺乏，人工劳动力成本高、强度大等问题，耕作成为茶园生产的一大难题[1]。上世纪60年代有人提出茶园免耕法，实践证明并不实用。当前，常年不耕、肥料撒施成为茶农主要的选择。

图1茶树的根系

茶园若常年不耕作，肥料表面撒施会带来以下危害：形成恶性循环，土壤板结情况愈来愈严重，土壤理化性质恶化，蓄水能力降低，土壤肥力下降，肥料利用率低，除草难，易滋生病虫害[2]。

一、耕作分类

1.浅耕

浅耕一般耕深为8～10 cm，可覆盖95%以上的杂草，耕作层空隙增加，起到松土、除草、减少水分散失等作用。浅耕对茶树根系损伤不多，一般不会对茶树造成不利影响。浅耕次数和时间，因土壤结构、杂草滋生情况、树冠覆盖度和当地气候条件等因素不同而异。

幼龄茶园土壤较疏松，一般每年耕2～3次。成龄茶园的浅耕可结合施追肥进行，一般春茶和夏茶后各进行1次浅耕。对于土壤肥沃，树冠覆盖度较小，如刚进行过重修剪或台刈的茶园应适当增加浅耕次数，以保持茶园清洁和表土疏松。对于坡度较大或水土流失严重的茶园宜减少浅耕次数或采用化学除草剂除草。

2.中耕

中耕一般在春茶施催芽肥之前进行，耕深10～15 cm。目的是防除春季杂草，减少表土水分含量，增加阳光辐射的吸收量，提高温度，促进茶芽提早萌发。中耕不能太深，否则会损伤根系，不利于养分的吸收。在同一茶区，应平地和丘陵茶区先耕，高山茶园后耕；阳坡先耕，阴坡后耕。耕作时将杂草翻埋入土，打碎土块，平整地面。

3.深耕

深耕深度应达到15 cm以上，一般在春秋季进行，有的耕深超过25 cm，对土壤具有很好的改良效果。对于幼龄茶园，种植前经过深翻，不必进行深耕或年年深耕；仅局部条耕，则必须尽早在行间未深耕的地方深耕，耕深应在50 cm以上。一般深耕要求中间深、两边浅，呈“V”形。衰老茶园深耕对于更新根系，恢复树势都具有良好作用，可结合树冠改造如重修剪和台刈进行。深耕要和施基肥配合，产量可提高20.1%，芽叶比例提高10%。基肥应以有机肥为主。由于深耕具有双重性，既能促进土壤熟化，又会导致土壤结构破坏和损伤根系等。因此对于生态条件较好、土壤肥力较高、通气透水性能好、土质疏松的茶园，可间隔1～3年深耕1次。

二、茶园常用耕作机具及其特点

1.耕作机具及其特点

（1）针式仿生耕作机

仿生耕作机是针对茶园土壤板结严重，耕作难而提出来的一种仿人工挖掘技术的机具。该机具采用了针式耕齿，以及模拟人工挖掘轨迹的曲柄连杆机构，具有挖掘阻力小、有效利用挖掘反力等特点，对于常年不耕、土壤板结严重的茶园具有良好的效果。

（2）立式螺旋耕作机

螺旋耕作是针对茶园深耕，肥料深施，施肥均匀性，变量、变位施肥的需求而提出的一种耕作技术。该机具主要由两根分别起破土和搅土作用的立式螺旋刀轴组成，具有开沟施肥一次完成，肥料与土壤搅拌均匀的特点，主要应用于茶园深耕与施肥作业。

（3）旋耕机

旋耕机分为立式旋耕和卧式旋耕两种。立式旋耕主要由垂直于地面的旋转轴和轴向安装的旋耕刀片组成。由于旋耕轴垂直于地面，结构紧凑，特别适宜于茶园行间作业，并且具有碎土率高、开沟均匀等特点。卧式旋耕机，旋耕轴平行于地面，耕作宽度较大，一般适合于茶行间距较大的茶园，小型微耕除草机也采用卧式旋耕的耕作方式。

（4）链式开沟施肥机

链式开沟施肥机有单排链和双排链之分，在链条上面布置有“L”形的刀片。该机具有开沟深度大、沟型均匀的特点，主要应用于茶园施基肥作业。

（5）圆盘式开沟施肥机

圆盘式开沟施肥机由开沟圆盘和刀片组成，一般根据开沟宽度的要求，有单圆盘、双圆盘和三圆盘之分。该机具有开沟深度大、沟型均匀的特点，主要应用于茶园施基肥作业。

2.耕作动力平台

（1）高地隙多功能茶园管理机

高地隙多功能茶园管理机主要由动力系统、机架、工作平台、操作系统、行走机构等所形成的多用底盘和配套农具等组成（图2）。履带中心距在1.5～1.8 m范围内自动调节，可以满足不同行距茶园的作业需要。可配套耕作、施肥、喷药、采茶和修剪等多种作业机械。在耕作方面，可以挂接针式仿生耕作机、立式螺旋开沟施肥机、立式旋耕机、卧式旋耕机、链式开沟施肥机、圆盘式开沟施肥机等耕作施肥机具。

图2高地隙多功能茶园管理机

作业过程中对高地隙多功能茶园管理机性能参数的测定情况见表1。

测试和各地使用效果表明，该机行走稳定，转弯半径小，对茶园地形、土质、气候、茶园管理条件等有较好的适应性。在横向坡10°左右、茶树行距150 cm、茶蓬高度小于100 cm、行间修剪出约20 cm的间隙通道的茶园中均可正常作业。该机宽度可以调整，最大行距达180 cm。该机可以实现原地转弯，对现有茶园地头进行适当整理，使地头宽度达到2 m左右，该机就可顺利回转和进行作业。该机均采用液压马达进行传动，结构简单，使用履带式行走机构，稳定性好，履带高度较小，宽度较窄，又行驶在茶树根部的行间最宽处，对茶树枝条损伤小。同时，该机整机结构配备合理，视野良好，操纵系统简单方便，也易于调整保养，适合在平地、低坡，甚至缓坡茶园中使用。

表1高地隙多功能茶园管理机主要性能参数

（2）低地隙多功能茶园管理机

低地隙多功能茶园管理机整机为一个履带拖拉机，机身窄，行间作业，动力通过机械液压混合的方式传递至行走底盘（机械传动）、机具动力输出接口（机械传动）、机具提升机构（液压传动）（图3）。作业机具挂接接口与通用动力输出接口位于机身尾部，可快速更换不同作业机具。在耕作方面可选配针式仿生耕作机、立式螺旋开沟施肥机、立式旋耕机、卧式旋耕机、链式开沟施肥机、圆盘式开沟施肥机等耕作施肥机具。

图3低地隙多功能茶园管理机

作业过程中对低地隙多功能茶园管理机性能参数的测定情况见表2。

表2低地隙多功能茶园管理机主要性能参数

测试和各地使用效果表明，该机行走稳定，转弯半径小，对茶园地形、土质、气候、茶园管理条件等有较好的适应性。在横向坡15°左右，茶园中没有无法越过的沟坑等、茶树行距150 cm、茶蓬高度小于100 cm、行间修剪出约20 cm的间隙通道的茶园中均可正常作业。该机可以实现原地转弯，地头宽度达到2 m左右，该机便可顺利回转和进行作业，是一种适合在平地、低坡，甚至缓坡茶园中使用的理想的茶园耕作机械。

（3）小型手扶式茶园管理机

小型手扶式茶园管理机由动力机、传动系统、变速操纵系统、行走机构、深耕锹和护罩等部分组成（图4）。行走系统由前部2只驱动轮和后部1只转向轮组成，通过行走轮转动时地面所给予的反作用力，使机器向前或向后行走和移动。该机为考虑在山区横坡倾斜的茶园中耕作，克服机器左右倾斜对耕作带来的影响，并保持机器行走稳定，故前部2只行走轮具有自动浮动上升功能，即当机器在横坡倾斜茶行内进行作业时，前部2只行走轮所行走的地面一边高一边低时，则走在低地一边的行走轮，可由自动浮动上升装置控制自动升高，从而使机体处在水平状态，保证了耕作部件的正常耕作，同时也保证了机器行走的稳定性，不致引起侧翻。该茶园管理机主要用于耕作，可配套针式仿生耕作机具、卧式旋耕机具。

该机对地形、土质、气候、茶园管理等条件有较好的适应性。在树高82 cm、蓬面宽152 cm、茶蓬间距28 cm左右、横向坡度在0～30°的茶园都可以正常作业。该机使用功率仅2.9 kW（4马力）的柴油机，机体整体质量较轻，操作方便，劳动强度低，可在各种复杂环境下作业，适应性强。而且即使在土壤坚硬的茶园中应用作业效果也较理想，耕深也较浅；在土壤松软茶园中的耕作效果更佳。

图4小型手扶式茶园管理机

在试验中，该机旋耕生产率最高可达0.9亩/h，最低为0.7亩/h。深耕作业生产率最高可达1.1亩/h，最低为0.3亩/h。施肥作业在旋耕作业的同时进行，施肥量可在100～220 g/min范围调整。因此，该机的生产效率远高于人工作业和一般小型机具。旋耕时的碎土率达93%，埋草覆盖率达92.4%；深耕作业时深度达25.79 cm，有利于茶树根系的生长；肥料在中耕除草或深松的同时深施入土，有效避免了肥料的流失和浪费；一次性高效宽幅的喷雾作业，雾化均匀，可以实现大面积及时有效地防治病虫害，大大改善了人工防治效率低、劳动强度大、安全性差的状况。

作业过程中对小型手扶式茶园管理机性能参数的测定情况见表3。