茶是我国的重要发明，也和丝绸、瓷器并称中国古代三大重要的贸易顺差商品之一。
我国的茶叶产量居世界第一，产业规模仍在逐年扩大。据中国农业年鉴数据，2014年，全国茶叶采摘面积185.72万hm2，茶叶总产量192.45万t，居世界第1。
然而，我国的茶叶机械化却落在了日本、澳大利亚，甚至英国、美国的后面。
文 | 刘晶
我国虽然茶叶产量大，茶叶收获机械化水平却较低，茶叶的收获作业所需人工多，采茶难度高，收获成本高，且人工采茶作业效率低。
茶叶收获机械化是提高茶叶生产效率、茶叶品质和降低劳动力、降低生产成本的有效途径。
国外的采茶作业基本已经实现了机械化，我国目前基本是采用手工采茶工具进行作业，收获手段落后，与国外的茶叶收获技术之间存在较大差距，提高茶叶生产过程机械化水平是促进茶叶产业健康发展的当务之急。
日本茶叶收获机
国外在茶叶收获机研发方面起步较早的是日本。
该国从1955年开始研发小型采茶机，1976年已经有大型自走式和乘坐式采茶机投入市场并使用，并逐步将采茶机发展到往复切割式、水平圆盘刀式、螺旋滚刀式和螺旋滚折式等多种类型。目前，日本的茶叶收获已经实现了高度机械化。
日本的茶叶收获机通常采用液压驱动的高地隙底盘，可以横跨茶棚作业，采摘器高度灵活调节，自动化程度较高。
采摘机械手锋利、灵活，像钢制手指一般，但是整个采摘过程对茶叶的叶子毫无损伤，采摘动作十分精确，钢指与茶叶嫩芽的接触动作也很轻柔，采收的茶叶嫩芽完整，品质较好。
相比之下，我国茶叶机械化收获推广最大的问题是作业精度不够，茶叶破损率高，会极大降低茶品的经济价值。
日本静冈县的高原地区盛产生津绿茶，该地区茶叶收获技术水平较高，图1为茶叶收获机作业现场，每台机器仅需1个人即可完成茶叶的收获作业。
▍图1 日本茶叶收获机
澳大利亚茶叶收获机
澳大利亚的茶叶收获机研究也较早，已经实现了机械化采摘。图2是世界上第1台具有筛选功能的茶叶采摘机，由Williames茶叶有限公司制造，采摘效率9.2万次/h，作业速度4 km/h。
该机具备如下特点：
1.采摘方式不是整体切割，而是仅采摘质量好的、比较软的两个绿叶和一个芽，这种采摘方式收获的茶叶品质较好；
2.具有筛选功能，只采摘成熟的茶叶叶子，留下不成熟的茶叶芽下次采摘，提高了茶叶产量；
3.与人工采茶作业相比，降低了劳动强度，只要4～6个人操作机器便可完成50个人工采摘的工作量；
4.作业时浮动在茶叶上部，对作业地面环境无特殊要求；
5.操作简单，机手只需控制采摘茶叶的高度，保证茶叶质量即可。
▍图2 澳大利亚茶叶收获机
图3所示的茶叶收获机也是由Williames茶叶有限公司制造。该机器在图2茶叶收获机的基础上有较大创新：
1.行走方式由原来的地轮行走改为操作者携带行走，整机位于茶叶丛上部，机器由专用的航空材料制成，强度高而质量小，虽然在茶叶丛上部作业，但是不会损伤茶叶；结构牢固，能够可靠地完成各种大小规模茶叶园的收获作业。
2.该机器由1人即可操作，收获效果1 hm2/h以上，有1个浮动整平头，能够精确切割，保证茶叶品质。与其他机械收获方法相比，劳动力需求少，切割准确；与手工采摘方法相比，节约劳动力更多。
3.对茶叶种植没有行距和垄距种植要求，种植密度比人工采摘方式所采用的种植密度高15%；比手提式收割机收获效率更高、更准确。两个机手每6 h轮流换班收获，相当于30个人的手工操作；采收的茶叶品质好；作业和维修成本低。
▍图3 澳大利亚茶叶收获机
图4所示的茶叶收获机主要应用在澳大利亚Nucifora的茶园，该茶园被分成3个区域，确保收获过程连续，每21 d收获其中的1个区域，只精选2个尖叶和芽进行采摘，确保每次收获的茶叶都是质量最好和最新鲜的，全年均有茶叶收获。
▍图4 澳大利亚茶叶收获机
英国茶叶收获机
图5为英国的茶叶收获机，结构比较复杂，功率较大，行走轮轮距长达2.4 m，而且宽度还可以加长；地轮数量为8个，机器高速作业时底盘稳定；发动机采用4个变速液压驱动汽缸；卸料过程采用标准的防滑液压控制卸料斗，输送过程平稳；切割部件采用高速相变锯，切割过程干净、利索。该机收获技术先进，但价格也相对较高，应用范围也有一定限制。
▍图5 英国茶叶收获机
美国茶叶收获机
美国的茶叶收获机从整机结构上看，与英国的产品相似，机身长度较长，也具备技术先进、功率较大和作业效率高等特点。图5为茶叶收获机在美国南部卡罗莱纳州的种植园内进行收获作业。
▍图6 美国茶叶收获机
各国茶叶机械特点总结
从国外各种类型的茶叶收获机结构和特点看，日本的茶叶收获机偏中小型，作业精度高；澳大利亚的茶叶收获机结构简单、质量小和操作简单；欧美国家如英国、美国等国的茶叶收获机以大功率自走式为主，产品结构复杂、功能完善，价格较高。
我国茶叶机械化路线：学日本
我国对茶叶收获机的研究起步很晚，以中小机型为主，茶叶采摘整体机械化水平较低，在自动化和智能化方面还与国外产品相比差距很大。
我国茶叶机械化推广难的重要原因是，我国茶园种植模式不尽相同，茶叶种植区域的地形特点也不一样，很多是丘陵和坡地，机械化收获难度较大。
目前，我国的采茶机多数是在研学日本茶叶收获机的基础上开发而成。日本对茶叶的完整性要求不高，茶叶收获设备只需将可制茶鲜叶采下即可；而我国比较追求芽叶的完整性，对茶叶质量要求较高。这也使得模仿国外机型设计的茶叶收获机在作业性能方面不尽如人意。
还需加大投入力度，研制适合国内的、性能可靠的茶叶收获机，以满足我国茶产业健康快速发展的需求。
本文原文刊登在《农业工程》2016年第1期