宜賓市茶園管理機械化及信息化發(fā)展初探*

劉云 汪威

宜賓市農(nóng)業(yè)機械研究所，四川宜賓

茶葉是中國的名片之一，是我國城鄉(xiāng)居民第一大天然健康飲品[1-2]。擁有3 000多年種茶史的宜賓市是重要的茶馬古道驛站，也是世界茶葉的發(fā)源地之一[3-5]。茶葉種植和生產(chǎn)分布在全市的142個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，占宜賓市鄉(xiāng)鎮(zhèn)總數(shù)的76.76%；涉茶農(nóng)戶17.40萬戶占宜賓市農(nóng)戶總數(shù)的10.21%，呈現(xiàn)出“產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、產(chǎn)品質(zhì)量高、區(qū)域優(yōu)勢明顯”的良好勢頭[6]。茶產(chǎn)業(yè)已成為部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)，成為農(nóng)民增收致富的重要途徑。

宜賓市屬于丘陵地區(qū)，多數(shù)茶園分布于地形陡峭、坡度大于25°的中低山丘區(qū)（見圖1），具有田塊狹小且碎片化嚴重、水系工程缺失和機器通達性差等特點，使得人工作業(yè)強度大，綜合機械化程度較低，信息化管理技術(shù)明顯不足[7-8]。茶葉園區(qū)耕種、施肥、管理、采摘等關(guān)鍵環(huán)節(jié)勞動力密集、工序繁雜；同時，有效勞動力的缺位和機械化程度的匱乏，極大制約了茶產(chǎn)業(yè)向“大體量、多極化”方向的發(fā)展[9-10]。對茶園進行宜機化建設(shè)，采用機械化、信息化的管理模式，對降低生產(chǎn)者的勞動強度，增強產(chǎn)品溯源能力，提升茶葉整體品質(zhì)具有實際意義。

圖 1 宜賓區(qū)域地貌情況

1 茶園立地及宜機化作業(yè)標準建設(shè)

針對丘陵地區(qū)地形地貌特點，對中低山丘區(qū)茶園通過消坎、填溝、搭梯等措施，改變園區(qū)內(nèi)土地性狀，提高土地資源稟賦。

從宜賓區(qū)域地貌情況圖1中可以看出，宜賓地形西南部坡度陡、東北部坡度緩，坡度平均在20.5°左右；區(qū)域的坡向在各方分布均勻，陽坡面以南向為主，陰坡面以北向為主，陽坡面與陰坡面所占比例基本一致。根據(jù)宜賓的實際情況對茶園進行宜機化改造，使地塊由小變大、長短相連、依山勢形成環(huán)道，優(yōu)化土地利用布局，輔以生產(chǎn)便道與園區(qū)外公路相通，實現(xiàn)機械進場無障礙。

1.1 建植梯臺宜機化建設(shè)

對中低山丘區(qū)茶園規(guī)劃建設(shè)需實現(xiàn)宜機化的坡改梯規(guī)劃設(shè)計，坡改梯設(shè)計的實質(zhì)在坡地區(qū)域，根據(jù)山形地勢、土壤類別等級和宜機化作業(yè)要求，在山地坡面間隔一定寬度（根據(jù)茶葉品種所需農(nóng)藝要求而定）沿著等高線順勢筑臺，改造成長條形、環(huán)形及扇形坡式梯地。

1.1.1 梯臺邊坡宜機化設(shè)計

坡改梯過程中為防止梯臺邊部因田間管理機械通過受壓塌陷，橫斷面應有一定的邊坡。邊坡系數(shù)主要取決于土質(zhì)。梯臺外側(cè)邊坡55°～80°，一般粘質(zhì)土為1∶0.5左右，沙質(zhì)土為1∶0.7左右。

1.1.2 梯地臺面宜機化設(shè)計

梯地臺面宜機化需同時兼顧種植農(nóng)藝要求、地形因素以及茶行間的機械通行需要，依據(jù)“自然臺面為主，改造人工臺面為輔”的總體思路。在坡面地塊較大，坡度較緩的平面，應依據(jù)自然臺位走勢，稍作處理即可；在坡面地塊小而且坡度較陡的平面，應沿等高線定寬改造。在臺面達到水平后，覆蓋或保留40～50 cm肥土層。由于坡地山貌復雜，實際工程中可根據(jù)實施區(qū)域地形設(shè)計3～5個梯地臺面寬度規(guī)格。梯地要滿足機械和人工作業(yè)要求，梯地臺面狀態(tài)見圖2。

圖 2 梯地臺面示意圖

1.1.3 等高梯間距（臺高）宜機化設(shè)計

等高梯間距（臺高）主要根據(jù)種植作物、地面坡度、土層厚度、土壤質(zhì)地和機械作業(yè)要求而定。地面坡度緩、作物土層厚，等高梯間距可放寬；地面坡度陡、作物土層較薄，等高梯間距則收窄。具體參照作物農(nóng)藝要求設(shè)計等高梯間距。

等高梯間距（臺高）土質(zhì)梯坎高度以≤1.5 m為宜，砌石梯坎高度以≤2.0 m為宜。梯面斷面見圖3。

圖 3 梯面斷面示意圖

梯坎高度：

式中：

H——梯臺高，m；

L——斜坡距離，m；

B——臺面寬，m；

α——地面坡度（°）；

β——梯臺邊坡（°）；

1.2 道路網(wǎng)系宜機化設(shè)計

宜機化路網(wǎng)應根據(jù)園區(qū)地貌特點和規(guī)劃的機械化程度，以園區(qū)道路為骨架，合理布置和分割地塊，對環(huán)境造成影響和占用耕地較小。宜機化道路一般設(shè)置在溝邊、溝底或山脊線上，如山底坡緩，宜機化道路呈斜線形；如山高坡陡，宜機化道路可呈“S”形或螺旋形迂回上山。生產(chǎn)道與公路網(wǎng)接入應依托茶園園地鄉(xiāng)村規(guī)劃。依據(jù)遠景規(guī)劃、統(tǒng)籌設(shè)計、分期建設(shè)的原則對宜賓丘陵區(qū)茶園進行宜機化改造，提升茶園基礎(chǔ)設(shè)施水平，為實現(xiàn)全面機械化作業(yè)提供先決條件。

2 茶園管理機械化規(guī)劃建設(shè)

2.1 配套茶園管理農(nóng)機農(nóng)藝融合體系研究

優(yōu)化茶園管理機械化行、株距等農(nóng)藝參數(shù)，為茶園機械化作業(yè)機具的設(shè)計提供數(shù)據(jù)支撐；同時，構(gòu)建茶園機械化管理作業(yè)技術(shù)體系，推行以機械化作業(yè)為主導思想的管理理念。新建茶園配套專業(yè)的農(nóng)藝人員進行管理，加快機械化作業(yè)的發(fā)展進程。

2.2 加快茶園管理機械研發(fā)、引進與推廣

在推行標準化、規(guī)?；N植管理的同時，依托科研院所通過研發(fā)、引進及改進的方式對茶園管理方面的機具進行升級，尤其是適宜丘區(qū)茶園機械化作業(yè)的中小型機具，增強機械的實用性和適用范圍，提高茶園管理效率。

2.3 創(chuàng)新茶園綠色防控與植保體系

開展茶園產(chǎn)品綠色防控與植保體系建設(shè)，采用物理防治措施和生物防治措施對病蟲害實現(xiàn)綠色防控，著力對農(nóng)業(yè)防控技術(shù)、生物防治技術(shù)、物理防治技術(shù)等進行研究，并配套基于無人機低空植保梯臺式作業(yè)方法研究，推動茶產(chǎn)業(yè)綠色防控與植保。

3 茶園管理信息化規(guī)劃建設(shè)

茶園管理信息化建設(shè)主要以物聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)，回傳的現(xiàn)場環(huán)境、空氣、土壤等環(huán)境數(shù)據(jù)，并以此對茶園環(huán)境進行建模，建立預警、預報、主動決策等數(shù)字化茶園管理系統(tǒng)，實現(xiàn)茶園管理智能化、精準化，構(gòu)建智慧茶園，主要內(nèi)容見圖4。

圖 4 智慧茶園主要內(nèi)容

3.1 茶園信息可視化建設(shè)

通過建立生長過程各環(huán)節(jié)圖像數(shù)據(jù)庫，結(jié)合用戶端管理平臺實現(xiàn)茶園信息可視化。管理人員可運用平臺及時獲取茶園環(huán)境體系、病蟲害體系、作物生長體系實時和歷史情況，并根據(jù)各個體系的動態(tài)分析，提出管理方案。進一步深度學習理論，優(yōu)化方案，確保茶園作物在良好的環(huán)境下生長，提高茶葉的品質(zhì)。

3.2 茶園管理智能化建設(shè)

茶園管理智能化建設(shè)是輔助解決茶葉在種植全過程中半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化問題的人機交互系統(tǒng)建設(shè)，以信息、仿真和計算機交叉學科融合為基礎(chǔ)，將生長實況和農(nóng)藝經(jīng)驗數(shù)據(jù)化，經(jīng)分析建立過程推算，提供管理智能化解決方案，優(yōu)化作物生長條件，使經(jīng)濟效益和生態(tài)效益達到最優(yōu)。

3.3 茶葉質(zhì)量溯源化建設(shè)

圖 5 產(chǎn)品溯源框架圖

建立茶產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品溯源體系和防偽平臺，推進需求側(cè)對茶葉質(zhì)量的監(jiān)督，從而督促茶葉在生長過程、生產(chǎn)加工、保管運輸?shù)热h(huán)節(jié)標準化、規(guī)范化，展現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量體系，提高產(chǎn)品的市場價值，保護消費者的利益，產(chǎn)品溯源體系框架圖5。

3.4 茶旅融合VR視覺體驗規(guī)劃建設(shè)

VR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)讓觀光者直接體驗茶園風光、茶園生產(chǎn)過程。借助VR技術(shù)將茶文化、茶故事以3D虛擬形式展現(xiàn)，輔助觀光者建立直觀體驗視覺，促進茶旅文化融合發(fā)展。

4 結(jié)論與建議

茶產(chǎn)業(yè)作為宜賓市重要的區(qū)域特色資源，是“6+3”產(chǎn)業(yè)之一，蘊含著較大的發(fā)展空間，隨著供給側(cè)結(jié)構(gòu)升級，鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的不斷推進，倒逼著宜賓茶產(chǎn)業(yè)前端鏈的機械化、信息化發(fā)展。

1）強化政府主導，落實政策支持。加大對茶園基礎(chǔ)設(shè)施和新管理模式的投入，實現(xiàn)管理由粗放型向集約型的轉(zhuǎn)變，從人工勞動向機械作業(yè)、智能方案處理的轉(zhuǎn)變。

2）加快茶園的標準化建設(shè)和信息化管理。建設(shè)適宜全過程機械化的標準茶葉園區(qū)，對茶葉行株、間距進行優(yōu)化，預留機械入場空間；積極引進和推廣信息化、智慧化技術(shù)對茶園進行管理，保證茶葉的品質(zhì)和用戶的權(quán)益，助力良好商客信任體系的搭建。

3）著力基地示范輻射。依托龍頭企業(yè)、專合社等建立兩類示范基地——茶園管理機械化、信息化示范基地和茶葉加工自動化、智能化示范基地，強化基地式培訓、宣傳、協(xié)作，促進技術(shù)的推廣與示范。