基于物联网的茶园水肥一体化技术推广及应用前景分析

韩沙 马德新

摘要：茶园广泛分布于中国各地，茶产业作为我国农业产业化的重要组成部分，其产业发展的健康与否直接关系到农业、农村、农民的发展。基于物联网的茶园水肥一体化技术是将施肥与灌溉有机结合的农业新兴技术。本文主要介绍茶园水肥一体化现状、存在的问题及解决方法，针对茶园水肥一体化的发展提出一些建议。

关键词：水肥一体化;茶园;物联网;灌溉

中图分类号：S365文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190615005

引言

中国是茶的故乡，千百年来的茶文化深受世界各地的喜爱，是我国丰厚的文化遗产。 目前中国茶产业的规模不断扩大，但是分布却很零散，茶叶多采用传统的人工生产模式，茶叶生产规模和自动化程度低导致茶叶的整体经济效益降低。如今互联网时代快速发展融入了生产管理的各行各业，茶产业想要长久持续的发展，就要对传统生产工艺进行智能优化和改造，提高茶叶生产效率，促进茶叶产业转型升级。水肥一体化技术可以满足人们对于建设农业可持续发展的需求，因此探索水肥一体化在茶树种植方面的应用颇为重要。

1茶园水肥一体化应用现状

我国总体上是一个干旱缺水的国家，农业是中国的主要用水户。茶园水肥一体化技术是将灌溉用水与肥料通过可控制的管道系统混合后形成水肥溶液输送到茶树根部为其提供养分和水分的农业新技术。由于该技术集成了计算机技术、传感技术和无线通信技术等现代技术，因此，在灌溉的过程中，可以通过计算机或移动设备自动监测土壤湿度，并可以收集土壤水分数据。自动感知灌溉需求信息，根据施肥浇水的需要启动泵阀进行自动或半自动灌溉操作。茶树适宜在温暖湿润的环境中生长，影响茶树丰产、优质形成的主要因素有土壤酸碱度、营养状况、光照、气候条件等一些外在自然因素， 也包括施肥技术、耕作技术、采摘技术以及综合管理技术等一些人为控制因素。

目前茶叶生产管理基本上依靠传统经验，通过管理者观察茶园的土壤水分情况，进行灌溉控制。由于这种人为干预受到诸多因素的影响，譬如管理者的经验、观察判断的准确度等，如果掌握情况不到位不及时的话，往往会造成施肥用水的过量或不足，施肥不均匀造成茶树根部灼伤或养分吸收不足，从而造成不必要的损失，影响茶树的优产。这也是现在很多茶树种植户面临的问题。

2茶园水肥一体化优势及存在的问题

2.1优势

过去常用的漫灌等灌溉方法加上肥料的不科学使用，长此以往会导致土壤压实、盐分积累、盐渍化程度加重，不利于作物连续种植使用土地。 基于物联网的水肥一体化技术通过自动控制、连接监测土壤墒情等数据信息可以适时、适量地为茶树供给水分和肥料，具有节水节肥、省时省工、调温调湿、减少病害、增加产量，改善品质，提高经济效益的优势。不合理的水肥一体化系统，不仅不能保证优质增产，还有可能造成费工费水，因此需要一套合理的水肥一体化设备达到以上种种优势。 除了合理配套的水肥一体化系统，还需要灌溉方式和水源等技术要点的配合，可以降低水资源以及化肥的过度使用，保护环境[1]，在改善土壤环境的同时，提高茶树的产量和质量， 释放更多劳动力，将茶园引向精细农业、智慧农业的方向。

2.2存在的问题

2.2.1农户的认可度不够高

智能水肥一体机、智能水肥一体化设备在一些示范基地和种植大棚中得到一定的应用，就目前来看，农户还是不太认可，因循守旧，受到一些老观念、老经验的束缚，考虑到水肥机的成本，只看到眼前利益，所以還是采用传统种植茶树的方式。

2.2.2水肥一体化集成技术模式没有完全成熟

不同灌溉方式、灌水量、施肥量、水肥配比是水肥一体化技术模式的重点，技术参数的把握水平有待提高，茶园水肥一体化技术模式的针对性和实用性有待提高。

3茶园水肥一体化实施方案

3.1灌溉方式的选择

我国南方和北方气候条件差异较大，茶树生长受地域影响较大。相关专家针对各地不同差异提出了茶园水肥一体化应用的不同方案，孙海伟等[2]着力研究了北方茶园专用水肥喷、滴灌一体化技术，提出了适用于北方茶园的水肥一体化模式。北方茶园多在山地丘陵地区，水资源稀缺、土壤条件差，不适合茶树的生长，对茶叶的优产造成一定的影响。因此，有很多温室茶园，将茶树生长所需要的光照、温湿度等配置好，以此来适应茶树的生长需求。

灌溉方式的选择对于茶树的生长来说尤为重要。喷灌和滴灌是大多数茶园的灌溉方式。喷灌灌溉面积大，因为喷灌可以控制喷水量和均匀性，避免了地面径流和深层渗漏损失的发生[3]，使水的利用率大大提高，还可以省力增产。但如果遇到较强的风力阻碍，就会降低喷灌的均匀性，影响喷灌效果。水肥一体化滴灌技术是根据传感器判断茶树对水的需求，通过低压管道系统与安装在毛管上的灌水器，控制水肥合理配置的灌溉方式，慢慢均匀地将水和肥料滴入茶根区土壤中。 滴灌不会破坏土壤结构，有助于维持土壤中的水、肥料、气体和热量等指标。不会造成地表径流和深层渗漏，是一种经济而科学的灌溉方法，可以准确地将水输送到作物，并且损失低，以满足作物的生长需求，增加产量，省力节水。

3.2灌溉制度的确定

作物需水量是农业用水的重要组成部分，作物水分田间消耗主要有叶面蒸腾、根间蒸发和深层渗漏，对于茶树来说，其生育对温湿度的要求较高，需水量较大，因此水的分布要与茶树生长的各阶段相适应。茶树需水量与当地气候密切相关，随着茶树树冠覆盖度的增加而提高，也与土壤水分有很大关系，但茶园土壤水分过多同样会对茶树造成不利影响。水肥一体化控制系统可结合彭曼-蒙特斯方程判断作物需水量，提出基于茶树的蒸发蒸腾量模型来更好地控制需水量，这是节水的关键。

3.3水源

茶园实施水肥一体化的水源要求清洁、无污染，pH值呈中性，杂质少，含盐量低，不堵塞管道，如果不满足以上条件，需要对水源进行过滤。

4前景展望

4.1依托物联网大数据，打造智慧茶园

互联网、物联网、大数据等新一代网络技术的到来改变了人们的生产方式、生活方式、思维方式，传统产业面临着前所未有的挑战，为了更好地适应“互联网+”的发展潮流，包括茶产业在内的一些传统农业要形成智能化的生产管理模式，有效促进茶业的农业现代化。

4.2建设生态茶园，扩大茶园面积

任何行业的发展都要注意保持生态环境，应在整合茶园，扩大茶园面积的基础上应用水肥一体化。

4.3普及现代化茶园管理办法

在茶园中应用农业物联网智能系统，可以充分利用现有的节水设备，优化调度问题，提高节水节能效率，降低灌溉成本，提高灌溉质量，使灌溉施肥变得更加优化、科学、便捷。

4.4因地制宜，选择适合本地的灌溉施肥种植方式

不同地区对种植茶树的要求不同，要创新适合本地的茶树水肥一体化模式，因地制宜，可在各类展会、宣传中向农民推广水肥一体化。

参考文献

[1] 苏火贵，郑靖雅，吴月德，廖艺邨.茶园水肥一体化技术应用及发展前景[J].广东茶业，2015（01）：38-40.

[2] 孙海伟，张虹，高红，周波，丁兆堂.北方茶园专用水肥喷、滴灌一体化技术[J].山东林业科技，2017，47（05）：79-81.

[3] 张光旭，王捷，王宪，刘艳，段勇.茶园水肥一体化技术应用及发展前景探析[J].南方农业，2018，12（24）：50-51.

作者简介：韩沙（1995-），女，硕士研究生，研究方向：农业信息化;马德新（1977-），男，博士，副教授，硕士研究生导师，研究方向：农业信息化。