采茶机械的研制和我国采茶机械化事业的发展

权启爱

中国农业科学院茶叶研究所，310008

采茶是茶叶生产中消耗劳动力最多的作业项目。近年来茶叶生产劳力日趋紧张，采茶机械化成为茶叶生产中需求最迫切的项目。采茶机械化应用的设备主要是茶树修剪机和采茶机。

一、国外采茶机械的研制和发展

日本于1910年开始研究和应用采茶剪，由于采茶剪的应用，茶叶质量和产量有所下降，故在当时引起较大争议。但随着茶园面积的增加和加工规模的不断扩大，并且受到日本当时工业生产迅速发展的影响，采茶劳力不足的问题愈来愈严重，采茶剪则逐步获得推广和应用。1920年，日本已出现6种不同形式的采茶剪（采茶铗，图1），基本结构就是大剪刀，并在下刀片下部设一集茶袋，集茶袋一般用网状织物制成，日本全国约有15万把采茶剪作为采茶工具在生产中应用。同时，有资料显示1924年在爪哇也有一种采摘刀用于茶叶生产。第二次世界大战后，由于战争期间劳动力的大量减少，日本茶叶生产的劳力更为缺乏，采茶机械化技术的研究和开发加速，从20世纪50年代中期开始采茶机的研制。1960年日本落合刃物株式会社创制出第一台机动式采茶机，并开始在生产中应用；1966年日本研制出双人采茶机；1975年后又先后研制出自走式和乘坐式大型采茶机，并在不同条件的茶园中获得应用。1967年日本全国拥有动力采茶机1.6万台，1972年则达到4.2万台，1979年达到10万台，平均0.6 hm2（9亩）茶园就有1台采茶机在使用，机采茶叶产量已占全国茶叶总产量的90%。迄今为止，日本的采茶机种类从动力形式上已先后出现过手动、电动和机动；操作形式有单人手提式、双人抬式、自走式和乘坐式等；刀片形式有平形和弧形，并且刀片运转形式有单动和双动；从采摘原理上曾提出折断式和切割式等，并在折断指的橡胶硬度和固定指的指间间隙等方面进行了理论探讨和试验。经过反复试验和应用，肯定了切割式原理较为符合当前的采摘工艺要求，并创制出往复切割式、螺旋滚刀式和水平勾刀式等切割式原理的采茶机型，经过使用对比，又最终确认往复切割式性能最好，形成目前日本国内普遍应用和出口最多的采茶机型式。在切割式采茶机中，双人手抬作业的双人采茶机使用数量最多，约占全国采茶机使用总量的60%。与此同时，为与采茶机配套使用，日本研制出各种类型的茶树修剪机，均使用切割式原理，机器型式有轻修剪机、深修剪机、重修剪机、台刈机和修边机等，作业形式有单人手提式、双人抬式和自走式等，同样也以双人式茶树修剪机使用最普遍。

图1 采茶剪

苏联1929年向日本进口采茶剪，1930年设计出三轮型往复切割式采茶机，在之后的20年间，对多种采摘机构形式进行了较深入探讨，但基本上都属于切割式原理机型，并且采取将采摘器悬挂在高架四轮自走式底盘上，进行跨行采摘作业（图2）。1949年开始对折断式采摘原理进行研究，1953年提出了采用橡胶采指折断茶芽作业原理的折断式采茶机，并投入试验；1965年研制出一种折断和切割原理相结合的自走式采茶机，开始在生产中使用。据介绍，这种机型采摘部件装在以11.8 kW（16马力）风冷柴油机为动力的自走底盘上，整机包括自走底盘、采摘器、风管、清选器、集叶箱、传动系统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复折断采指和切割器构成。机器以0.34 m/s速度前进，工作效率0.15～0.20 hm2/h。与此同时，苏联还研制了以切割原理工作的中、小型采茶机型，并得到推广。据报道，1985年机采茶叶产量达到17 612 t，占茶叶总产量的28%，其中大型自走式采茶机的采收量占机采茶叶总量的32%，其余基本上为双人采茶机所采，占机采茶叶总量的68%。

图2 切割器悬挂（上）和拖拉形式（下）的跨行作业自走式采茶机

英国、法国、印度等国也进行过采茶机的研究，但是直至目前印度等国基本上还是停留在手工采茶，采茶机械化未获进展。阿根廷虽然茶园面积在世界上不算太大，但据报道该国是继日本之后基本实现采茶机械化的国家。我国的台湾省现也基本实现了包括采茶机械化在内的茶园作业机械化，所使用的机械类型基本上与日本相同。笔者2012年出访尼泊尔讲学，顺道访问了印度大吉岭茶区，在与印度和尼泊尔茶业界人士的接触中，他们均不约而同地询问中国采茶机械化技术发展和推广应用情况，尼泊尔人士还向笔者展示了一种印度产小型手提往复式采茶机（图3），据介绍当时正在生产中试验和试用。鉴于目前世界上出现的茶叶生产用工紧张，各主要产茶国大都开始重视采茶机械化技术的研究和开发。

图3 印度研制的手提往复切割式采茶机

二、我国采茶机械的研制和发展

我国采茶机械化的研究在很早以前就受到业界的重视，然路漫漫其修远兮，时而全国性轰轰烈烈研制，时而又因主客观因素转入低潮，至今发展缓慢。

1.原理阶段的中国采茶机研究

早在1947年，当时的浙江省农业改进所就进行过茶叶采摘器研究，后因效果低下而作罢。

1958年，早年留学日本时任杭州茶叶试验场场长的葛敬应先生，制成一种茶叶采割剪，与日本相似，在大剪刀上装上网兜，用于鲜叶采摘并收集剪下的芽叶。1987年，浙江省农业厅王家斌在此基础上，又制成一种4ZCJ-A型采茶铗，在杭州市余杭镇试用，比手工采茶功效提高2.0～3.5倍。

中国采茶机的研究正式开始于1955年，开始时间基本上与日本相同。特别是在1958年开始的全国群众性技术革新运动中，经历不长时间，各地就出现了根据剪切式、折断式、滚折式、卷折式、夹采式、打击式等机械采摘原理，制造的机构简易的采摘器或采茶机。1959年采茶机的研究被列入国家重点研究项目，为总结采茶机群众性的研制经验，中国农业科学院茶叶研究所在杭州召开采茶机现场评比会，浙江、安徽、福建、湖北、江苏等省研制的40多种简易型或原理形式采茶机参加评比，通过评比向全国推荐了由中国农业科学院茶叶研究所与农业部南京农业机械化研究所共同研制的及浙江农学院研制的两种型式的采茶机。到了1960年，中国已经有了以切割式、折断式、拉断式3种采摘原理为主，包括手动、电动、机动3种机型的小型采茶机、畜力和机动自走的中型采茶机，以及拖拉机悬挂形式的采茶机。这一年，由中国农业科学院茶叶研究所与农业部南京农业机械化研究所共同研制的采茶机被定型为手动南茶702型往复切割式采茶机（图4），这是我国首台被定型的采茶机。这一期间，虽然全国出现的采茶机形式较多，但由于当时机械工业还处于低水平状态，金属原材料缺乏，不少机具还是用竹木材料制作，形成的各种形式的采茶机大多还只能属于工具改良和半机械化机具形式。

图4 南茶702型采茶机

2.高峰阶段中国采茶机与茶树修剪机的研究

20世纪60—70年代，全国采茶机的研制形成高潮，几乎所有主要产茶省、市、自治区都开展了采茶机研制与试用。与此同时，第一机械工业部等将采茶机研制作为国家重点科研项目下达给中国农业科学院茶叶研究所，组织全国产茶省和相关科研单位进行协作研究。在此期间，中国农业科学院茶叶研究所殷鸿范等人所研制的电动往复切割式N1C型手提采茶机，达到了较为完善的水平，通过了第一机械工业部组织的鉴定，系国内首台通过鉴定的采茶机机型，在浙江、广东、湖南等省茶区进行过较大面积的试用。

1973年，为了吸取国外先进技术，国家安排25万元人民币进口日本单人采茶机3台、茶树修剪机15台，交与中国农业科学院茶叶研究所等单位在12个产茶省、区进行试用研究。1975年，贵州省又斥资进口日本单人采茶机和茶树修剪机250台，分配到省内多个茶场试用，其中贵州省都匀茶场试用后总结最为全面。这一年8月，为总结国内采茶机的研制和进口样机试用的经验，第一机械工业部农业机械局支持中国农业科学院茶叶研究所和一机部机械研究院农机所，在无锡召开了“采茶机现场经验交流会”，全国15个省、市近百名代表参加，有手动、机动和电动3种动力形式的背负、独轮车载和自走3种作业方式的9台国产采茶机和4台日本采茶机进行了演示和交流。参与这次交流的采茶机，其采摘原理全部为切割式，在切割式中有往复切割式、螺旋滚切式和水平旋转刀式3种形式，进一步验证和表明，在现有茶叶生产条件下，切割式被认为是最为简单有效的茶叶机器采摘原理。此后，机械部和农业部又将这批国内外采茶机集中到贵州省都匀茶场进行对比试验，通过试验肯定了可在中国茶区使用的部分机型，集中展示了中国研制和国外引进的采茶机技术。

然而，因当时国内缺乏理想的小型汽油机和微电机，加之机械制造水平低，可靠性无法保证，故当时国内研制的采茶机和茶树修剪机，未能在生产中普遍推广应用。

（待续）