據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，今年上半年我國農(nóng)業(yè)機(jī)械累計(jì)進(jìn)出口額為367.61億元，其中累計(jì)進(jìn)口金額為17.83億元，比去年同期下降31.3%；累計(jì)出口金額為349.78億元，出口顯著提升，比去年同期增長37.1%。我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化正呈現(xiàn)"總量增長"與"結(jié)構(gòu)優(yōu)化"并行的發(fā)展態(tài)勢。

6月出口主要商品量值表節(jié)選（萬元）

圖源：中華人民共和國海關(guān)總署

6月進(jìn)口主要商品量值表節(jié)選（萬元）

圖源：中華人民共和國海關(guān)總署

然而，在出口額整體呈現(xiàn)增長的情況下，細(xì)分領(lǐng)域發(fā)展不均衡問題亟待關(guān)注。以茶產(chǎn)業(yè)為例，我國作為全球最大的茶葉生產(chǎn)國，茶園生產(chǎn)機(jī)械化進(jìn)程卻明顯滯后。我國目前茶園管理綜合機(jī)械化率不足30%，在耕作、除草、修剪、大宗茶采摘等環(huán)節(jié)，存在“無機(jī)可用、無機(jī)好用”的困境。同時(shí)，在當(dāng)前茶園生產(chǎn)管理人員老齡化嚴(yán)重、學(xué)歷層次失衡等問題的制約下，對智能化、無人化機(jī)械裝備的需求也與日俱增，亟須研發(fā)出輕簡型高效機(jī)具。

針對這些問題，本期對國內(nèi)茶園生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展情況與技術(shù)裝備研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，歸納總結(jié)當(dāng)前發(fā)展瓶頸與挑戰(zhàn)，并展望未來發(fā)展趨勢，以需求為導(dǎo)向，以技術(shù)為支撐，為機(jī)械化、智能化并行發(fā)展的茶園生產(chǎn)管理技術(shù)體系建立提供參考。

茶園生產(chǎn)管理主要包括茶園耕作、茶園除草、茶園施肥、茶園植保、茶樹修剪、鮮葉采摘、茶園轉(zhuǎn)運(yùn)等環(huán)節(jié)，2024年在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)等理念引導(dǎo)下，以現(xiàn)有技術(shù)裝備為基礎(chǔ)，針對多環(huán)節(jié)作業(yè)現(xiàn)狀均開展了相關(guān)研究工作，從作業(yè)機(jī)理、裝備優(yōu)化、智能化升級等多方向進(jìn)行研發(fā)，促進(jìn)茶園生產(chǎn)管理機(jī)械化技術(shù)體系穩(wěn)步發(fā)展。

01茶園耕作技術(shù)與裝備研究

茶園耕作是茶園生產(chǎn)管理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，由于我國茶園分布廣泛、類型多樣，需要因地制宜選擇耕作方式開展作業(yè)。耕作主要分為淺耕、中耕與深耕。淺耕可起到松土、保墑等作用，一般結(jié)合追肥、除草等作業(yè)進(jìn)行；中耕作業(yè)一般與追肥相結(jié)合，可起到防除雜草、提高地溫、促進(jìn)茶芽萌發(fā)等作用；深耕作業(yè)要求中間深兩邊淺，一般與復(fù)合肥、有機(jī)肥等基肥施用同時(shí)進(jìn)行。

茶園耕作技術(shù)裝備是茶園生產(chǎn)管理機(jī)械化研究的重點(diǎn)，為提高耕作作業(yè)效率，2024年研究者們分別從參數(shù)組合、耕作機(jī)具優(yōu)化、整機(jī)試制與優(yōu)化等方面開展研究工作。

02茶園除草技術(shù)與裝備研究

茶園除草是茶園管理的重要一環(huán)，過量雜草不僅會與茶樹爭奪水分、養(yǎng)分、生長空間，同時(shí)也會導(dǎo)致病蟲害頻發(fā)，嚴(yán)重影響茶葉品質(zhì)與產(chǎn)量。

以精準(zhǔn)無損作業(yè)需求為導(dǎo)向，2024年度茶園除草技術(shù)裝備研究可分為物理除草研究與化學(xué)除草研究。

物理除草研究方面主要為除草設(shè)備的研發(fā)、機(jī)具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如研發(fā)旋轉(zhuǎn)式茶園除草機(jī)，適用丘陵山地茶園的小型除草機(jī)、貴州省茶葉研究所研發(fā)了山地茶園除草粉碎覆土機(jī)。

化學(xué)除草研究方面主要為精準(zhǔn)施藥，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院與杭州菲聯(lián)達(dá)智能科技有限公司聯(lián)合設(shè)計(jì)了一種茶園自主行走式并聯(lián)臂精準(zhǔn)除草裝置，可實(shí)時(shí)避障并通過定位組件感知雜草，通過機(jī)械臂注射醋酸實(shí)現(xiàn)除草。金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院設(shè)計(jì)了一種可寬窄調(diào)節(jié)的乘坐式茶園除草機(jī)，能自動調(diào)節(jié)間距以適應(yīng)不同間距的茶行，除草機(jī)構(gòu)能自動調(diào)整噴淋范圍，實(shí)現(xiàn)無損茶樹的化學(xué)除草。

03茶園施肥技術(shù)與裝備研究

為滿足茶樹生長需求，補(bǔ)充高強(qiáng)度機(jī)采帶走的氮磷鉀營養(yǎng)物質(zhì)，需通過施肥改良土壤肥力，提高茶園產(chǎn)量和茶葉品質(zhì)。

2024年，茶園施肥機(jī)械相關(guān)研究依然向精準(zhǔn)化方向持續(xù)發(fā)展，分別從茶園施肥技術(shù)定性分析、營養(yǎng)成分快速診斷、裝備設(shè)計(jì)等方面開展研究工作。

為定性分析不同施肥技術(shù)對特定茶樹品種的效果，以英德市茶區(qū)的英紅9號為研究對象，以田間試驗(yàn)評測不同施肥技術(shù)（不施肥、習(xí)慣施肥、有機(jī)水溶肥滴灌、化肥滴灌、有機(jī)肥+化肥滴灌）對不同茶樹品種和茶園經(jīng)濟(jì)效益的影響，證明了在水肥一體化茶園中可采用化肥滴灌以達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益。

在營養(yǎng)成分快速診斷方面，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所提出了一種生態(tài)茶園施肥方法，通過完全展開葉的葉片厚度、柵欄組織厚度、全氮含量與總碳含量等參數(shù)精準(zhǔn)預(yù)測茶樹所需養(yǎng)分，能夠在保證茶樹營養(yǎng)供給的同時(shí)有效提高肥料利用率。

在裝備設(shè)計(jì)方面，針對丘陵山區(qū)生態(tài)茶園施肥問題，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所也設(shè)計(jì)了一種山地茶園開溝施肥覆土一體機(jī)，采用螺旋齒槽定量結(jié)合轉(zhuǎn)速調(diào)控的方式實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定量施肥，適用于多種茶園中的施肥作業(yè)。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)所設(shè)計(jì)的丘陵山地茶園側(cè)位深施肥機(jī)可實(shí)現(xiàn)丘陵山地茶園的高精準(zhǔn)度、高效施肥。

04茶園植保技術(shù)與裝備研究

我國茶園植保作業(yè)模式多樣化，以病蟲害防治與防霜凍為主要目標(biāo)，其中針對病蟲草害的防治方法主要有藥劑防治法、物理防治法和生物防治法，通過植保機(jī)械的應(yīng)用可將藥劑防治法、物理防治法相結(jié)合以促進(jìn)茶園生態(tài)化、可持續(xù)化發(fā)展。

2024年，以生態(tài)化與高效化為導(dǎo)向，茶園植保技術(shù)裝備，特別是病蟲害防治方面，主要從病蟲害預(yù)警、高效裝備研制等方向開展研究。

一款基于負(fù)壓吸附原理的捕蟲機(jī)，蟲口退減率和防治效果分別達(dá)81.87%和80.60%，具有顯著的短期防治效果。

負(fù)壓吸附捕蟲機(jī)

除了傳統(tǒng)的植保裝備外，無人機(jī)在茶園植保中也具有較好的應(yīng)用前景。無人機(jī)植保作業(yè)效率高，節(jié)約人力，操控更為智能和簡便。

05鮮葉采摘技術(shù)與裝備研究

茶葉采摘是勞動強(qiáng)度最大的茶葉生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)茶葉生產(chǎn)全過程機(jī)械化難度最大的環(huán)節(jié)。我國茶葉采摘可分為大宗茶采摘與名優(yōu)茶采摘兩種，由于該環(huán)節(jié)作業(yè)勞動強(qiáng)度大，時(shí)效性要求高，亟需向高效機(jī)械化方向發(fā)展以提高采摘效率，降低勞動力成本，保障茶葉品質(zhì)一致性。

在大宗茶鮮葉采摘技術(shù)裝備研究方面，以湖北省茶區(qū)為試驗(yàn)點(diǎn)，開展了多種采茶機(jī)（單人電動小型、1～2人電動中型、1～2人燃油中型、2～3人燃油中型）的實(shí)地調(diào)研，通過使用成本、使用效率、使用體驗(yàn)等多因素進(jìn)行采茶機(jī)的選型優(yōu)化對比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)單人電動采茶機(jī)在老齡化嚴(yán)重的茶區(qū)更具推廣前景。

此外，2024年自走式采茶機(jī)整機(jī)、基于圓盤水平切割器的組合式電動采茶機(jī)也被研發(fā)出來，用于解決丘陵山地難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采摘的問題。

在名優(yōu)茶鮮葉采摘技術(shù)裝備研究方面，茶芽目標(biāo)的檢測與定位依然是當(dāng)前的研究重點(diǎn)。

06茶園智能化關(guān)鍵技術(shù)裝備研究

自主導(dǎo)航與路徑規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)

我國茶園機(jī)械人工依賴性強(qiáng)，勞動力需求大、老齡化嚴(yán)重等問題未得到有效緩解，茶園生產(chǎn)管理環(huán)境復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)化茶園建設(shè)需要根據(jù)選點(diǎn)地理環(huán)境進(jìn)行取舍，難以構(gòu)建理想化的標(biāo)準(zhǔn)宜機(jī)化茶園。為保證茶產(chǎn)業(yè)持續(xù)、綠色發(fā)展，迫切需要突破茶園自主導(dǎo)航與路徑規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究，解決茶園裝備自主作業(yè)行走卡點(diǎn)問題。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所果蔬茶收獲機(jī)械創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)針對茶園高地隙多功能管理機(jī)開展了北斗RTK自主導(dǎo)航系統(tǒng)集成研發(fā)工作，在田間試驗(yàn)中，能夠?qū)崿F(xiàn)緩坡（坡度≤10°）的鋪裝/非鋪裝路面的直線/曲線自主導(dǎo)航，導(dǎo)航誤差在7cm內(nèi)。

茶園高地隙多功能管理機(jī)自主導(dǎo)航田間試驗(yàn)

快速檢測關(guān)鍵技術(shù)

茶樹生長受多環(huán)境因素影響，需及時(shí)對關(guān)鍵因素進(jìn)行量化檢測，及時(shí)掌握茶樹生長環(huán)境情況，為種植模式的調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐。

07我國茶園生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展瓶頸與挑戰(zhàn)

農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合性較差，缺少特質(zhì)化裝備成果

我國茶園類型多樣，以丘陵山地茶園為主，一方面丘陵山地茶園道路窄、坡度大、崎嶇不平，存在機(jī)具上山難、作業(yè)難等問題，缺少適宜丘陵山地作業(yè)的機(jī)具；另一方面由于山地茶園土質(zhì)硬、土壤板結(jié)、石塊多，而微耕機(jī)、田園管理機(jī)等小型耕整地機(jī)具重量輕、動力小，無法保證耕整地作業(yè)質(zhì)量，遇到石塊等硬物易造成機(jī)具刀片損壞，適應(yīng)性與通過性仍需要進(jìn)一步改進(jìn)。

當(dāng)前機(jī)械人工依賴性大，自動化、智能化水平低

我國茶園從業(yè)人員以60歲以上人群為主，老齡化使得他們對新知識、新技術(shù)的學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)能力下降，“有機(jī)難用”現(xiàn)象顯著。茶園生產(chǎn)管理自動化、智能化發(fā)展仍處于起步階段，尚未形成相對成熟的裝備體系與配套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

茶葉采摘技術(shù)裝備研究進(jìn)展緩慢

名優(yōu)茶智能化采摘存在茶葉視覺識別模型通用性差，在復(fù)雜遮擋環(huán)境中檢測與定位精度低，多臂采摘控制效率低、存在盲區(qū)，實(shí)時(shí)性有待提高，現(xiàn)有機(jī)械臂質(zhì)量大、速度低、適應(yīng)性差等問題；大宗茶采摘存在自適應(yīng)性差，產(chǎn)品一致性難以保證等問題；鮮葉收集方面存在機(jī)具裝載量小，運(yùn)輸成本高等問題。

08我國茶園生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展趨勢

因地制宜發(fā)展茶園特質(zhì)化裝備

我國茶園類型多樣，在不同作業(yè)環(huán)節(jié)具有不同的技術(shù)要求，應(yīng)根據(jù)茶園類型（平坡、緩坡、陡坡）與農(nóng)機(jī)農(nóng)藝需求進(jìn)行針對性研發(fā)，將工業(yè)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)成果遷移至茶園生產(chǎn)管理并研制專用裝備機(jī)具，有效發(fā)揮人工智能等高新技術(shù)的推動作用，實(shí)現(xiàn)“有機(jī)可用”，如針對丘陵山地茶園作業(yè)特點(diǎn)，研制一批具有個(gè)體小輕化、使用靈巧化、功能多樣化、技術(shù)高端化等特點(diǎn)的多功能、系列化茶園生產(chǎn)各環(huán)節(jié)作業(yè)機(jī)械，突破茶園作業(yè)環(huán)節(jié)瓶頸。

智能裝備逐步走進(jìn)茶園

在現(xiàn)有茶園機(jī)械化技術(shù)裝備基礎(chǔ)上，針對性開展智能化轉(zhuǎn)型升級工作，進(jìn)行多源信息融合感知、基于大模型的決策、實(shí)時(shí)自適應(yīng)執(zhí)行等方向的研究，并“連點(diǎn)成線”，形成自主作業(yè)模式，減少人工操作，進(jìn)一步節(jié)本增效，通過茶園數(shù)字化管理技術(shù)、茶葉芽葉識別采摘機(jī)等智能化技術(shù)的研發(fā)與推廣，推進(jìn)茶園數(shù)字化、智能化，建立智慧茶園平臺，運(yùn)用5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)茶園信息采集、茶園智能灌溉、施肥，茶園蟲情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測等。

精準(zhǔn)作業(yè)提升茶園生產(chǎn)質(zhì)量

以茶園化肥農(nóng)藥減施增效等關(guān)鍵技術(shù)為基礎(chǔ)，積極響應(yīng)國家節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展政策的號召，通過充分利用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對茶樹養(yǎng)分、茶樹病蟲害等的快速精準(zhǔn)檢測，進(jìn)而設(shè)計(jì)精確、精量的施肥與施藥策略以改善過量施肥、農(nóng)藥殘留超標(biāo)及導(dǎo)致的生態(tài)問題。研發(fā)精準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)依據(jù)智能決策指導(dǎo)精確作業(yè)，實(shí)現(xiàn)名優(yōu)茶智能采摘等高標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，并保證產(chǎn)品的一致性。

本文節(jié)選自《中國茶葉》2025年第8期，P1-9，《2024年茶園生產(chǎn)機(jī)械化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》，作者：陳佳，蔣清海，韓余，占才學(xué)，陳彬，孫翔靈，宋志禹*。部分圖片來源于網(wǎng)絡(luò)。

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