“十五五”时期，茶园机械化如何大显身手？

        来源：中国茶叶新媒体账号

3月9日，十四届全国人大四次会议第二场“部长通道”在人民大会堂举行，农业农村部部长韩俊接受记者采访。

韩俊介绍，“十四五”时期，我国农业技术装备条件显著改善，农业现代化建设迈上新台阶。农业智能化、数字化转型加快推进，各种智能装备在农业生产中大显身手。

去年，农业中使用的无人机超过30万架，在全世界是最多的，服务耕地面积4.6亿亩。目前，智能采摘机器人、智能灌溉机器人、AI激光除草机器人等也在农业上开始使用。

中国是茶叶生产和消费大国，全国茶园种植面积349.515万hm²，干毛茶总产量349.91万t。茶产业在国民经济中占有重要的位置，也是脱贫攻坚与乡村振兴的重要支柱产业。茶园生产机械化是茶叶生产现代化的基础，随着科技的不断进步和农业现代化的推进，茶园管理机械化已成为提升茶叶生产效率和质量的关键路径。

茶园生产管理的关键作业环节主要包括耕作除草、施肥、植保、修剪、采摘等，十四五”期间，专家学者们根据茶园生产管理各环节作业特点与需求，分别开展以精准化、高效化、智能化为导向的技术装备研究工作。

本期聚焦茶园生产管理作业环节，分别以机械化、智能化为脉络，对比分析国内外相关技术发展，并为“十五五”茶园机械化研究发展方向提出建议。

一、我国茶园机械化与国外技术发展对比分析

1. 我国茶园机械化研究的优势

（1）小型化与适用装备技术领先

国外茶园装备主要针对平原等大面积规整园设计，存在价格昂贵、体积庞大和灵活性差等问题，难以适应我国茶园条件。

我国茶园地形复杂多样，主要分布在丘陵山地地带，存在大型机器“入园难、适应性差”等问题，严重制约了国外先进的产业化茶园管理装备在国内茶园的推广应用。

与此同时，我国研发的小型茶园装备正朝着多功能集成化方向发展。部分新型的小型茶园管理机，集合了除草、开沟、浅耕等多种功能于一体，通过更换不同的工作部件即可完成茶园多种序的作业，减少了设备购置成本，提高了设备的使用效率。

这些小型化、智能化、田间适用的管理装备，整机的采购和维护成本远低于国外进口装备，可显著降低茶园的运营成本和人工依赖性，对我国茶园管理机械化水的提高具有积极的促进作用。

（2）特色场景技术积累深厚

我国茶园生产管理技术装备虽然起步较晚，但在吸取发达国家先进生产装备设计经验的基础上，综合考虑我国茶产业特点，在名优茶采摘技术、丘陵山地复杂地形导航与自主作业技术等方面取得了瞩目的成果，为制定丘陵山地茶园生产管理机械化中国式方案提供坚实的技术支撑。

一方面，开展了北斗RTK精准定位、位姿实时检测、多点路径规划等无人驾驶关键技术研究，同时结合视觉识别与边界提取等技术实现茶园复杂场景条件下的自主导航行走、调头、换行和自主作业，为推动丘陵茶园生产管理的机械化、少人化和智能化发展奠定了坚实的技术基础。

另一方面，针对我国特有的名优茶采摘领域技术难题，国内科研院所及企业开展了大量研发工作，其中浙江理工大学、重庆邮电大学均已成功研制了“感知－决策－执行”一体化的名优茶智能采摘机器人。

部分科研单位提出在茶蓬面标准化修剪的基础上结合大宗茶采收和后期分选技术来实现优质大宗茶分选，以补充名优茶加工的原料，可在大幅降低人工采摘成本的基础上较好满足部分名优茶加工的需求；同时，为解决丘陵山地茶园生产管理机械化农机作业条件差、劳动强度大和人工依赖性强等问题，部分科研院所提出了导向轨道式自主作业技术，创制丘陵山地茶园导向式管理技术装备，以实现丘陵茶园生产管理的自主化作业。

2. 我国茶园机械化研究的短板

（1）核心部件与关键技术依赖进口

我国在智能机械化装备研究方面取得不少进展，但在核心技术和关键零部件上依然依赖进口，缺乏自主知识产权。例如茶树修剪机械和采茶机的刀具在作业性能、耐用度等方面对比日本仍有较大差距，国产化进度较慢，国内使用机型还主要依赖进口，部分被日本机械公司垄断，导致设备成本居高不下；液压传动关键部件仍依赖国外进口；茶园环境湿度大、地形起伏导致点云数据失真，国产算法尚未突破动态校准瓶颈，三维定位技术依赖进口。同时由于国内茶园机械多是对国外现有机器的仿制，企业研发实力弱，缺少关于机器作业机理的研究，导致我国茶园机械与装备整体在产品性能、可靠性、智能化水平等方面与发达国家仍存在较大差距。

（2）基础研究与数据积累薄弱

我国目前茶树－机器互作机理研究匮乏，对不同品种、树龄茶树的生物力学特性（枝条韧性、叶片附着力）及其在机械力作用下的响应规律研究匮乏，缺乏关键数据支撑，机械设计针对性不足，难以实现精准作业。

此外，茶园环境与作业模型构建薄弱，对复杂地形、土壤条件、多变气候及种植农艺如何影响机械性能（通过性、稳定性、识别率）的系统研究不足，缺乏权威的田间作业数据库和精确数学模型，导致智能算法开发、整机仿真优化缺乏科学基础。

（3）装备稳定性与可靠性待提升

由于丘陵山地种植模式和土壤环境特殊，对机具作业灵活性、操作轻便性等要求较高。因此，目前山地丘陵地区茶园“无机可用、无好机用、有机难用”的现象仍十分突出，存在作业成本高、作业效率与经济效益较低等问题，严重制约着茶叶产业的发展。

同时，丘陵茶园农机农艺融合问题依然严峻，现有老旧茶园种植行间距过窄、耕道不平整、宜机化水平低，与当前茶园机械的适配性较差，存在机械难以进入茶行之间、操作难度大等问题。

二、茶园机械化研究“十五五”发展方向

1. 创新智能化高效技术装备体系

针对茶园非结构化环境与各环节作业需求，以精准化、自适应为重点目标，筛选关键信息，挖掘深层联系，研发大数据驱动的智能感知与决策系统，为高效高质作业提供指导。

2. 面向生态化绿色技术可持续发展

一方面，当前茶园生产装备电动化发展受续航能力与大功率作业需求限制，亟须释放绿色低碳技术革命性力量，力争实现绿色低碳领域底层技术与关键器件的国有化、可替代化，解决当前茶园生产装备“卡脖子”问题。

另一方面，需以精细农业为导向，根据作物实际需求调整投入量，建立时空变异响应机制，重点攻克多源数据融合算法、低功耗高精度传感器、自适应决策模型、轻量化执行机构等关键技术，深化精准变量作业技术。

3. 构建产业化高质量发展模式

一方面，需加强农机部门和茶叶部门的紧密合作，创新农机农艺结合模式，最大限度地发挥茶园管理机械化的作用，大力推广茶园生产管理集成技术，推行适宜的农艺管理措施，研发特质化装备，形成指导性标准，最大限度发挥茶园管理机械化的作用，高质量融合农机农艺；

另一方面，需加强研产推用一体化建设，引导科研单位、高等院校、装备企业深度合作，统筹资源，联合攻关高端装置、智能装备，加快茶叶装备研发从模仿跟踪和技术引进为主向自主创新为主的转变，推动茶叶装备产业升级所需共性技术、关键技术、配套技术和工程化技术的创新研发，加速先进技术与装备的落地，建立“科研院所+龙头茶企+推广部门+农机合作社”等多种联合体，通过现场会、培训会、示范基地等形式加强技术辐射与推广，形成全链条协同生产机制，加快技术成果应用落地。

4. 智慧茶园建设提速

为实现茶园生产管理高质高效发展，应加快智慧茶园建设，打造茶园智能农机装备应用场景。建设茶园智能化管控中心，引进多环节智能化装备，构建茶园全程机械化、智能化各环节技术装备配置方案，实现茶园自然环境监测、耕作、除草、修剪、施肥、收获、转运等环节的智能化管理作业，建立覆盖茶叶生产管理全环节的“人工智能+农机”典型应用场景，降低人工生产与管理成本，提高管理作业质量，提高产品品质与作业效率，形成可推广、可复制的少人化智慧茶园生产管理技术模式。