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茶叶生产机械装备现状与需求趋势浅析论文

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2024-09-11 17:22:57    来源:    作者:liziwei

摘要:本文分析了中国茶叶生产机械化的现状,揭示了茶园管理、采摘和加工环节的不均衡发展问题。名优茶的生产仍以传统手工作业为主,限制了茶叶生产整体效率的提升。分析了茶园管理中对机械优化的需求,如精确施肥、自动化病虫害防治以及高效灌溉系统的开发。探讨了采摘贮藏环节中对降低人工依赖、提高采摘效率和保鲜性的机械装备需求增长。最后,指出茶叶加工环节机械化向连续化和自动化生产转变的发展趋势,环保保护和可持续发展将作为机械化发展的重要考量因素,须贯穿于技术创新与实践应用之中。

  摘要:本文分析了中国茶叶生产机械化的现状,揭示了茶园管理、采摘和加工环节的不均衡发展问题。名优茶的生产仍以传统手工作业为主,限制了茶叶生产整体效率的提升。分析了茶园管理中对机械优化的需求,如精确施肥、自动化病虫害防治以及高效灌溉系统的开发。探讨了采摘贮藏环节中对降低人工依赖、提高采摘效率和保鲜性的机械装备需求增长。最后,指出茶叶加工环节机械化向连续化和自动化生产转变的发展趋势,环保保护和可持续发展将作为机械化发展的重要考量因素,须贯穿于技术创新与实践应用之中。

  关键词:茶叶生产;机械化;技术与装备;市场需求

  随着全球茶叶市场需求的持续增长,茶叶生产行业面临着稳定产量、提升品质与降低成本的三重压力。2022年,全球茶叶总产量为647.7万吨,我国继续保持其作为世界上最大的茶叶生产国的地位,2022年茶叶年产量占全球茶叶总产量的49.1%。然而,尽管中国茶叶种植面积广泛,但由于大部分茶园仍采用传统手工采摘和加工方式,导致生产效率远低于印度、肯尼亚等国家。研究表明,使用机械化采摘可提高茶叶采摘速度至少5倍,大幅降低人工成本。尽管机械化生产带来了诸多优势,但在实际推广过程中仍面临许多挑战。本文将深入分析茶叶生产机械化的现状,探讨其发展瓶颈,并提出相应的解决策略,以期为茶叶产业的现代化进程提供理论支持和实践指导。

  1.茶叶生产机械化现状分析

  1.1茶叶机械结构不断优化,保有量持续增加

  我国从20世纪50年代开始起步茶叶加工机械的研制,并首先围绕绿茶和红茶的加工流程展开[2]。经过数十年的技术沉淀与创新积累,大宗绿茶、红茶及多数名优茶类的加工不仅实现了全程机械化,更在高新技术如计算机技术、现代仪器分析检测技术以及芯片技术的助力下,迈向了自动化与智能化生产的新阶段。

  我国茶园作业机械的发展虽起步于20世纪70年代,较茶叶加工机械晚,但已研制成功茶园耕作机等基础作业机械。尽管当前茶园管理机械的研发和创新力度尚存不足,且应用普及率有待提高,但在我国茶叶主产区通过新机具研发、引进与示范推广,茶树修剪和采收的机械化率已经达到95%以上。但是,茶树修剪虽已实现机械化,却仍依赖于单人或双人的劳动输入,显示出该环节机械化水平亟需进一步提升[1]。目前,机械化应用呈现出明显的地域集中性,以江苏、浙江、江西、安徽、福建、湖北和湖南等省份为主。能源使用方面,茶叶机械正经历从传统化石能源向包括电、液化石油气、天然气及生物质燃料在内的清洁能源的转变。

  1.2茶产业机械化程度仍偏低,各生产环节发展不均衡

  1.2.1茶园管理机械化程度低

  中国茶叶生产在茶园管理机械化方面仍显示出诸多短板,尤其在开拓新茶园的能力上,人工操作的依赖性显著。茶树修剪的机械化虽然在逐步推进,但机器对茶树生长特性的适应性与作业精细度有待提升。在灌溉方面,尽管多数茶园还依赖于自然降雨和人工灌溉,但现代化的灌溉技术如微喷灌或滴灌系统已被证明能显著提高水的利用率,达到90%以上,较传统地面灌溉系统的36.2%-56.3%水利用率,这意味着水资源的科学管理对于茶园的可持续发展尤为关键。土壤管理活动中的施肥和中耕工作目前仍以人力为主,此外植保机械的应用虽广,但农药的低利用率及不当施药导致了一定的环境污染问题,实际测量表明传统喷雾器作业中农药飘移损失可高达58.4%。

  1.2.2名优茶叶采摘方式传统

  在茶叶产业的生产过程中,名优茶的手工采摘方式长久以来被视为维护品质不可或缺的环节。尽管在大宗茶类领域,采摘及茶园管理的机械化已取得显著进展,但名优茶的精细采摘仍依赖于人工,造成了生产效率与成本的双重压力。生产实践表明,机械化采摘在降低成本方面具有明显优势,以浙江平水日铸茶为例,机采比例达到40%时,成本仅为传统手工采摘的二十分之一,生产成本大幅降低。

  1.2.3茶叶加工机械应用不平衡

  在茶叶加工领域,机械设备现已能够涵盖茶树种植到最终产品包装与贮藏的全范围生产链,包括但不限于初精制及深加工阶段。尽管技术不断进步,名优茶对于加工过程中保持茶叶品质的高要求对现有技术提出了更高的改进与优化需求,尤其是在精准采摘环节,目前机械尚未能完全模仿手工采摘的精细度和灵活性。此外,行业内的技术进步不仅仅局限于杀青机、理条机、揉捻机等初制加工设备,在茶叶深加工机械方面同样取得了显著成就。

  2.茶叶生产机械化技术和装备需求现状分析

  2.1茶园管理方面

  2.1.1施肥和中耕除草机械装备

  茶园管理作业如施肥、中耕除草等对于改善种植环境、提升茶叶品质及产量发挥着至关重要的作用,其中田园管理机和微耕机等小型农业机械因而显得尤为重要,不但能高效地进行行间旋耕松土、开沟施肥和中耕除草,而且具备灵活性高、操作简便的优势,高度契合当前茶园管理的市场需求。例如,福建农林大学机电工程学院设计的茶园智能开沟施肥覆土一体机,集开沟、施肥、覆土于一体,未来将有较高的市场需求。

  2.1.2茶园改造和开拓机械设备

  随着我国茶叶产业向标准化和规模化生产的转型,茶园的机械化改造与开拓成为一项重要任务,特别是针对广泛分布的山区和丘陵地带。在开辟新茶园或对旧茶园进行翻新的过程中,高效率的挖穴机、精密整地设备以及自动化茶树种植机械将满足日益增长的市场需求,并提升建园效率与种植品质。为此,专用拖拉机、开沟机、起苗器、复土机、移栽定植机等专业机械设备在未来需求会逐渐增加。

  2.1.3茶园病虫害防治机械装备

  在当前社会背景下,公众对食品安全的关注度日益提高,尤其是对于茶叶这类日常消费品的农药残留问题。这一趋势推动着茶园植保机械优化与完善,其中,专门针对山地丘陵地区设计的小型植保机械由于其出色的农药利用率、优异的雾化效果和显著的防漂移功能,市场需求日益旺盛。此外,随着绿色植保理念的普及,非化学的生物和物理植保技术与装备(信息素诱捕、灯光诱杀、色板诱集)的需求也会越发明显。

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  2.1.4茶园灌溉机械装备

  鉴于我国大面积茶园坐落于水源相对匮乏的山区丘陵地区,高效节水性能的灌溉装备也存在较大需求。当前,喷滴灌技术以其减少耗水量、提高水利用率的优势,逐渐成为该领域内的市场需求焦点。特别是集成了计算机和自动控制技术的自动化喷灌系统,如张艳设计的基于PLC的茶园恒温喷灌系统,不仅实现了全自动变频恒压供水,还融合了远程监控及手动控制功能。在此基础上,安溪华祥苑茶基地有限公司开发的茶园水肥药一体化喷灌系统进一步推动了茶园管理的自动化与智能化。而为适应不同地理条件和茶园需求,喷灌、滴灌、渗灌在内的高效节水灌溉技术和装备的需求也将不断增加。

  2.1.5茶园运输机械装备

  增施有机肥是现代茶园管理的重要田间措施之一,而大量有机肥的运输又是山地茶园管理的痛点,轨道运输系统的推广应用,十分有利于解决山地茶园大量有机肥的运输问题,从而可大大推进山地茶园施用有机肥,为提高制茶品质奠定基础,因此,在地形复杂多变的山丘地带,物料的高效转运对于降低生产成本,改善生产条件,至关重要,适应性强且高效的机械化运输装备十分关键。单轨运输机,亦称为“茶园轻轨”,通过其卓越的爬坡能力和稳健的载重性能,极大程度上解决了陡峭地形物资运输的难题。此外,无人驾驶单轨运输机等高科技运输装备的需求也会逐步提升。

  2.2茶叶采摘贮藏

  2.2.1茶叶采摘机械装备

  为了更好地满足名优茶采摘需求,采摘机械将获得较大的市场需求。浙江理工大学团队开发的名优茶采摘机器人,利用深度学习和3D视觉技术,提高了嫩芽的识别率和定位精度,该机器人通过高精度3D扫描定位及机械臂进行无损采摘。此外,“智茶行者”等基于机器视觉的名优茶采摘机器人,对名优茶生产对幼嫩芽梢的质量要求,提供了保障,也预示着对此类机械的市场需求增长。

  2.2.2茶叶贮藏保鲜机械装备

  在前端的初加工环节,茶叶在采摘后若不能及时加工,则需依赖机械冷藏技术以减缓生化反应速率和降低叶温,从而抑制氧化过程,维持鲜叶的生理活性,这要求茶厂必须配备高效的鲜叶贮藏保鲜系统。后端的成品茶贮藏保鲜环节,真空充氮包装的应用进一步优化了茶叶的气调包装工艺,通过减少氧气与茶叶接触,有效延长了茶叶的保质期并保持了茶叶的原始色泽,因此,运行成本低廉、前期投入少的茶叶贮藏保鲜设备会获得更高的市场需求。

  2.2.3茶叶加工机械装备

  在茶叶加工领域,机械化技术的应用涵盖了从鲜叶的初步处理到成品茶的制作全过程,而贮青摊放设备、杀青设备、揉捻设备、解块筛分设备和干燥设备等构成了绿茶初制加工的必备环节。尽管中国的茶叶加工机械化程度已经达到了较高的水平,但目前的机械化生产仍以单机作业为主,而为实现加工工艺步骤的无缝对接,规模化、连续化茶叶加工机械和生产线成为市场的热点,其市场需求将持续上升。

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  3.结束语

  尽管我国茶叶产业的机械化水平在茶园管理、采摘和加工方面取得了一定的进展,但各生产环节发展不均衡,特别是在名优茶的采摘和加工领域、山地茶园管理领域,手工作业仍占主导地位。随着科技的不断发展和人工智能技术的应用,茶叶生产的自动化和智能化将成为重要的发展趋势。预计会有更多智能化的茶叶机械设备被研发出来,如更高效的智能采摘机器人、精准的茶树病虫害识别系统以及适应各种地形的肥料运输机械装备等。此外,环保和可持续发展的理念将更加深入人心,节能减排和生态保护将成为茶叶生产机械化发展的重要考量因素。

       参考文献

  [1]鲍堃.茶叶生产机械化技术与装备需求现状分析[J].世界热带农业信息,2023,(08):71-72.

  [2]张安红,平丽,黄丽丽,等.日照市茶叶生产机械化技术与装备需求调查报告[J].山东农机化,2022,(06):27-28.

  [3]聂虎子.广东茶叶生产机械化技术与装备需求现状分析[J].农机科技推广,2021,(04):32-33.

  [4]周新孝,肖夏.腾冲市茶叶及中药材生产机械化技术与装备需求调查报告[J].农业开发与装备,2021,(02):59-61.

  [5]李学依.山东:开展有关经济作物生产机械化技术与装备需求调查[J].中国农机监理,2020,(08):39.