山区茶园管理机器换人技术集成应用与效益分析

夏益民 周樟平 袁天增 苏祝成

(1.遂昌县农业农村局茶叶技术推广站；2.遂昌县科学技术局； 3.浙江剑光农业生态科技开发有限公司；4.浙江农林大学)

茶叶是遂昌县发展农村经济的两大主导产业之一[1-3]，2021年全县茶园面积12.83万亩，茶叶总产量15846吨，茶产业总产值15.31亿元，茶产业从业总人数6.45万，采茶机、修剪机11584台，茶叶加工机械13364台。由于茶叶产业作为遂昌县的农村传统产业，属劳动密集型产业，在生产中单户群体性表现十分明显，机型配置不一、工艺与标准混杂，生产中未能形成有效的成套完整的生产规程和优化配套的机具。目前茶产业发展中面临劳动力短缺和成本上涨的压力，茶园管理中机器换人计划的实现可以解放大量的劳动力资源，促进农村劳动力人口向二产、三产的转移，对提高茶叶的经济效益和促进茶产业发展有至关重要的作用。2019年作者承担了县校合作项目“茶园管理‘机械换人’技术示范”。项目对茶园土壤管理、树冠培养与采摘、病虫害防治等技术作了分类，并对相应设备进行了组合集成。试验对比分析了机器换人与人工的效益，总结了机器换人的技术效果及其关键点。项目成果有着示范、指导和带动作用。

1 机器换人机具的选型

试验主要选用的机具设备见表1。

2 试验方案的设计

2.1 茶园管理技术的分类

在浙江省遂昌县黄沙腰镇东坞村建立示范基地508亩，通过对茶园管理人工投入的技术类型进行梳理，进行机器换人匹配和设备组合集成，以机械设备取代人工来降低人力、物力和财力的消耗，最大限度地提高生产效率。应用的技术为：

1)茶园土壤管理技术及其设备集成。项目内容主要为除草、开沟、旋耕、起垄、运施肥等，含旋耕开沟、施肥后回填、除草以及运施肥机械化项目。

2)树冠与采摘管理技术及其设备集成。项目内容主要包含适宜于山地梯级茶园机械化修剪及采摘。

表1 茶园使用机械设备表

3)病虫害管理技术及其设备集成。项目内容为植保无人机应用。

2.2 试验的技术思路

根据茶园管理农事作业特点进行采摘-修剪-除草-开沟施肥-运输-病虫害管理等各项试验。

(1)采摘

采摘适期根据茶类确定。如一芽二、三叶及同等嫩度对夹叶为标准新稍，即标准新稍达到60%～80%时，为机械化采摘适期。批次应根据茶树品种、茶类、茶季等综合确定。一般春茶采1～2次，夏茶采1次，秋茶采2～3次。双人采茶机在前进时应与茶行走向呈一定角度。主机手应倒走，行进速度以30m/分钟为宜。需要来回两次才能采完一行茶树，去程应采去不少于采摘面宽度的60%。

(2)修剪

手采茶园改造。视树势通过轻(深、重)修剪或台刈，待树冠形成与采茶机适应的平整采摘面后实行机械化采摘。每次机械化采摘切口比上次切口提高1～2 cm。一般连续机采五年宜进行一次深修剪。

(3)除草

每年进行除草作业2～3次，旋耕机单独打草；或利用旋耕机翻土旋耕进行有机肥混合打草。

(4)开沟施肥

茶园基地每年肥培管理分春茶前，春茶后，夏茶后三次追肥，全年机械化采摘结束后需深施基肥和速效化肥。在全年机械化采摘结束后的9月下旬-10月中旬开沟深施基肥，施后覆土。开沟方式及效果：旋耕机安装开沟刀片茶树侧方开V字沟型，深15～25 cm。在施肥入沟后在其外边10～15 cm，以同样方向侧翻覆盖施肥沟，下批次开沟时，从反方向翻开沟从而达到松土、施肥一体；形成茶树间土壤起垄，保护根部同时起到排水蓄水功能。

(5)运输

根据茶园基地的各类路况进行履带式爬山虎操控使用。

(6)病虫害管理

植保无人机通过地面遥控来实现喷洒作业，茶园病虫害管理用药应严格遵守生产作业标准，准确对症施药。

3 经济效益与技术效果分析

3.1 土壤管理机器换人技术

3.1.1翻耕 机械翻耕为1.1亩/小时；人工工效为：0.28亩/小时；(翻耕工效为开沟加回填工效平均值)；节约人力292.9%。机械翻耕费用为39.74元/亩；人工翻耕费用为：107.8元/亩；节约费用63.14%(见表2)。

3.1.2除草 机械除草为0.90亩/小时；人工工效为：0.33亩/小时；机械除草费用为19.25元/亩；人工除草费用为：33.67元/亩；节约费用42.83%。机械除草需7.21亩/天；人工除草需要2.65亩/天；节约人力172%(见表3)。

旋耕机打草适宜早期嫩草，高度10～25 cm，杂草过长容易缠绕设备转轴，卡顿无法正常作业，延误工作效率；旋耕机打草有翻耕松土促进茶树根系生长效果。割灌机除草，杂草过高，影响除草进度。

表2 翻耕项目试验数据分析表

机械化率：100% (作业面积217亩/试验面积217亩=100%)

节约人力：292.9% ((1.1亩/小时-0.28亩/小时)÷0.28亩/小时=0.82/0.28=292.9%)

节约费用：63.14% (107.8-39.74)÷107.8=63.14%

表3 除草项目试验数据分析表

节约费用：42.83% ((33.67-19.25)÷33.67=42.83%)

节约人力：172% ((7.21-2.65)÷2.65=172%)

3.1.3田园运输与人工搬运 机械运输为0.41吨/小时；人工运输为：0.09吨/小时；节约人力336%。机械运输费用为41.33元/吨；人工运输费用为：153.87元/吨；以1吨/亩施肥量计，节约费用112.54元/亩，达73.14%(见表4)。

田园运输机搬运适宜规模大、运输线路长的茶园基地，履带式爬山虎牵引力大，爬坡抓地性能好，运输能力强。较大程度减轻工人的劳动强度，有效的节约了人力物力。

3.1.4施肥 机械操作为0.28亩/小时，人工操作为：0.08亩/小时；节约人力250%。机械操作费用为55.98元/亩；人工操作费用为：183.66元/亩；节约费用69.52%。节约相关人工开支2/3以上(见表5、表6)。

表4 运输项目试验数据分析表

机械化率：93.69% (作业面积203.3亩÷试验面积217亩=93.69%)

节约费用：73.14% (153.87-41.33)÷153.87=73.14%

表5 施肥项目试验数据汇总表

3.2 树冠与采摘管理机器换人技术

3.2.1机采 机械采摘为72.72 kg/小时；人工采摘为：3.40 kg/小时；机械采摘费用为0.38元/kg；人工采摘费用为：3.93元/kg；节约费用3.55元/ kg。机械采摘为581.77 kg/人；人工采摘为27.18 kg/人；节约人力21人(见表7)。

规模化茶园由于采摘人员不足，往往造成优质鲜叶不能及时采摘，大大降低茶园收益。夏秋茶机械化采摘可以增加茶园收益，同时解决采摘人员不足的问题。春茶机采可降低手工采摘成本以及解决采摘人员不足的问题。由于春茶鲜叶性价比较好，机采后鲜叶经过生产车间的鲜叶分级设备、筛选，适合中高档生产要求。

表6 施肥项目试验数据分析表

节约人力：250% ((0.28-0.08)÷0.08=250%)

节约费用：69.52%((183.66-55.98)÷183.66)=69.52%)(69.52%>66.7%)

春茶成长态势不同，春茶机采后，会形成少部分茶叶(未剪芽叶)。长势较快，利用手提式采茶机机采，对成熟新稍损伤少，同时便于下批次机采时鲜叶匀称，确保产品质量。

表7 大宗茶采摘项目试验数据分析表

节约费用：(3.93元/kg-0.38元/kg=3.55元/kg)

节约人力：21人(581.77÷ 27.18=21.40)

机械化应用率：92.21% ((17453-1359)÷17453=92.21%)

3.2.2修剪 机械化修剪质量能满足茶园管理的要求，其树冠面平整度优于手工修剪，基本无漏剪、撕裂率小于10%，修剪面既整齐又美观。修剪后形成的树冠面较大，而且芽叶萌发比手工修剪萌发整齐，且萌发数较多(见表8)。

表8 修剪项目试验数据分析表

茶园修剪均采用机剪，无人工对比数据，机械化应用率达100%。

3.3 病虫害管理机器换人技术

无人机飞防为6.56亩/小时；人工施药为：1.53亩/小时；无人机飞防费用为3.81元/亩；人工施药费用为：10.58元/亩；节约费用63.98%。无人机飞防为56.51亩/天；人工施药为12.28亩/天；节约人力360%。本次实验无人机飞4批次共计868亩，实际飞防面积为850.6亩，应用率为98%，2%面积人工补防(见表9)。

从技术效果来看，飞防及时有效，灭虫彻底全面，对于人力资源紧缺的情况尤为适用，全年可减少喷药1～2批次。

表9 植保无人机试验数据分析表

机械化率：98% (850.6÷(217×4)=98%)

节约费用：63.98% ((10.58-3.81)÷10.58=63.98%)

节约人力：360% ((56.51-12.28)÷12.28=360%)

4 结论

通过实施本项目，树冠与采摘管理技术集成应用可节约大宗茶采摘费用3.55元/ kg，综合土壤管理技术及病虫害管理技术集成应用可节约费用329.47元/亩，项目区可节支167370.76元。由此可见，机器换人技术集成应用能够实现稳生产、提效率、降成本、增效益，应用机械装备提升传统产业，推动技术红利替代人口红利，成为传统茶产业优化升级和可持续发展的动力之源。