基于物聯(lián)網(wǎng)的茶園水肥一體化技術(shù)推廣及應(yīng)用前景分析

韓沙 馬德新

摘要：茶園廣泛分布于中國(guó)各地，茶產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的重要組成部分，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的健康與否直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民的發(fā)展。基于物聯(lián)網(wǎng)的茶園水肥一體化技術(shù)是將施肥與灌溉有機(jī)結(jié)合的農(nóng)業(yè)新興技術(shù)。本文主要介紹茶園水肥一體化現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題及解決方法，針對(duì)茶園水肥一體化的發(fā)展提出一些建議。

關(guān)鍵詞：水肥一體化;茶園;物聯(lián)網(wǎng);灌溉

中圖分類(lèi)號(hào)：S365文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190615005

引言

中國(guó)是茶的故鄉(xiāng)，千百年來(lái)的茶文化深受世界各地的喜愛(ài)，是我國(guó)豐厚的文化遺產(chǎn)。 目前中國(guó)茶產(chǎn)業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，但是分布卻很零散，茶葉多采用傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)模式，茶葉生產(chǎn)規(guī)模和自動(dòng)化程度低導(dǎo)致茶葉的整體經(jīng)濟(jì)效益降低。如今互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代快速發(fā)展融入了生產(chǎn)管理的各行各業(yè)，茶產(chǎn)業(yè)想要長(zhǎng)久持續(xù)的發(fā)展，就要對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行智能優(yōu)化和改造，提高茶葉生產(chǎn)效率，促進(jìn)茶葉產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。水肥一體化技術(shù)可以滿(mǎn)足人們對(duì)于建設(shè)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求，因此探索水肥一體化在茶樹(shù)種植方面的應(yīng)用頗為重要。

1茶園水肥一體化應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)總體上是一個(gè)干旱缺水的國(guó)家，農(nóng)業(yè)是中國(guó)的主要用水戶(hù)。茶園水肥一體化技術(shù)是將灌溉用水與肥料通過(guò)可控制的管道系統(tǒng)混合后形成水肥溶液輸送到茶樹(shù)根部為其提供養(yǎng)分和水分的農(nóng)業(yè)新技術(shù)。由于該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)，因此，在灌溉的過(guò)程中，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)或移動(dòng)設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)土壤濕度，并可以收集土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)。自動(dòng)感知灌溉需求信息，根據(jù)施肥澆水的需要啟動(dòng)泵閥進(jìn)行自動(dòng)或半自動(dòng)灌溉操作。茶樹(shù)適宜在溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境中生長(zhǎng)，影響茶樹(shù)豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)形成的主要因素有土壤酸堿度、營(yíng)養(yǎng)狀況、光照、氣候條件等一些外在自然因素， 也包括施肥技術(shù)、耕作技術(shù)、采摘技術(shù)以及綜合管理技術(shù)等一些人為控制因素。

目前茶葉生產(chǎn)管理基本上依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)管理者觀察茶園的土壤水分情況，進(jìn)行灌溉控制。由于這種人為干預(yù)受到諸多因素的影響，譬如管理者的經(jīng)驗(yàn)、觀察判斷的準(zhǔn)確度等，如果掌握情況不到位不及時(shí)的話(huà)，往往會(huì)造成施肥用水的過(guò)量或不足，施肥不均勻造成茶樹(shù)根部灼傷或養(yǎng)分吸收不足，從而造成不必要的損失，影響茶樹(shù)的優(yōu)產(chǎn)。這也是現(xiàn)在很多茶樹(shù)種植戶(hù)面臨的問(wèn)題。

2茶園水肥一體化優(yōu)勢(shì)及存在的問(wèn)題

2.1優(yōu)勢(shì)

過(guò)去常用的漫灌等灌溉方法加上肥料的不科學(xué)使用，長(zhǎng)此以往會(huì)導(dǎo)致土壤壓實(shí)、鹽分積累、鹽漬化程度加重，不利于作物連續(xù)種植使用土地。 基于物聯(lián)網(wǎng)的水肥一體化技術(shù)通過(guò)自動(dòng)控制、連接監(jiān)測(cè)土壤墑情等數(shù)據(jù)信息可以適時(shí)、適量地為茶樹(shù)供給水分和肥料，具有節(jié)水節(jié)肥、省時(shí)省工、調(diào)溫調(diào)濕、減少病害、增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)勢(shì)。不合理的水肥一體化系統(tǒng)，不僅不能保證優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)，還有可能造成費(fèi)工費(fèi)水，因此需要一套合理的水肥一體化設(shè)備達(dá)到以上種種優(yōu)勢(shì)。 除了合理配套的水肥一體化系統(tǒng)，還需要灌溉方式和水源等技術(shù)要點(diǎn)的配合，可以降低水資源以及化肥的過(guò)度使用，保護(hù)環(huán)境[1]，在改善土壤環(huán)境的同時(shí)，提高茶樹(shù)的產(chǎn)量和質(zhì)量， 釋放更多勞動(dòng)力，將茶園引向精細(xì)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的方向。

2.2存在的問(wèn)題

2.2.1農(nóng)戶(hù)的認(rèn)可度不夠高

智能水肥一體機(jī)、智能水肥一體化設(shè)備在一些示范基地和種植大棚中得到一定的應(yīng)用，就目前來(lái)看，農(nóng)戶(hù)還是不太認(rèn)可，因循守舊，受到一些老觀念、老經(jīng)驗(yàn)的束縛，考慮到水肥機(jī)的成本，只看到眼前利益，所以還是采用傳統(tǒng)種植茶樹(shù)的方式。

2.2.2水肥一體化集成技術(shù)模式?jīng)]有完全成熟

不同灌溉方式、灌水量、施肥量、水肥配比是水肥一體化技術(shù)模式的重點(diǎn)，技術(shù)參數(shù)的把握水平有待提高，茶園水肥一體化技術(shù)模式的針對(duì)性和實(shí)用性有待提高。

3茶園水肥一體化實(shí)施方案

3.1灌溉方式的選擇

我國(guó)南方和北方氣候條件差異較大，茶樹(shù)生長(zhǎng)受地域影響較大。相關(guān)專(zhuān)家針對(duì)各地不同差異提出了茶園水肥一體化應(yīng)用的不同方案，孫海偉等[2]著力研究了北方茶園專(zhuān)用水肥噴、滴灌一體化技術(shù)，提出了適用于北方茶園的水肥一體化模式。北方茶園多在山地丘陵地區(qū)，水資源稀缺、土壤條件差，不適合茶樹(shù)的生長(zhǎng)，對(duì)茶葉的優(yōu)產(chǎn)造成一定的影響。因此，有很多溫室茶園，將茶樹(shù)生長(zhǎng)所需要的光照、溫濕度等配置好，以此來(lái)適應(yīng)茶樹(shù)的生長(zhǎng)需求。

灌溉方式的選擇對(duì)于茶樹(shù)的生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)尤為重要。噴灌和滴灌是大多數(shù)茶園的灌溉方式。噴灌灌溉面積大，因?yàn)閲姽嗫梢钥刂茋娝亢途鶆蛐裕苊饬说孛鎻搅骱蜕顚訚B漏損失的發(fā)生[3]，使水的利用率大大提高，還可以省力增產(chǎn)。但如果遇到較強(qiáng)的風(fēng)力阻礙，就會(huì)降低噴灌的均勻性，影響噴灌效果。水肥一體化滴灌技術(shù)是根據(jù)傳感器判斷茶樹(shù)對(duì)水的需求，通過(guò)低壓管道系統(tǒng)與安裝在毛管上的灌水器，控制水肥合理配置的灌溉方式，慢慢均勻地將水和肥料滴入茶根區(qū)土壤中。 滴灌不會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，有助于維持土壤中的水、肥料、氣體和熱量等指標(biāo)。不會(huì)造成地表徑流和深層滲漏，是一種經(jīng)濟(jì)而科學(xué)的灌溉方法，可以準(zhǔn)確地將水輸送到作物，并且損失低，以滿(mǎn)足作物的生長(zhǎng)需求，增加產(chǎn)量，省力節(jié)水。

3.2灌溉制度的確定

作物需水量是農(nóng)業(yè)用水的重要組成部分，作物水分田間消耗主要有葉面蒸騰、根間蒸發(fā)和深層滲漏，對(duì)于茶樹(shù)來(lái)說(shuō)，其生育對(duì)溫濕度的要求較高，需水量較大，因此水的分布要與茶樹(shù)生長(zhǎng)的各階段相適應(yīng)。茶樹(shù)需水量與當(dāng)?shù)貧夂蛎芮邢嚓P(guān)，隨著茶樹(shù)樹(shù)冠覆蓋度的增加而提高，也與土壤水分有很大關(guān)系，但茶園土壤水分過(guò)多同樣會(huì)對(duì)茶樹(shù)造成不利影響。水肥一體化控制系統(tǒng)可結(jié)合彭曼-蒙特斯方程判斷作物需水量，提出基于茶樹(shù)的蒸發(fā)蒸騰量模型來(lái)更好地控制需水量，這是節(jié)水的關(guān)鍵。

3.3水源

茶園實(shí)施水肥一體化的水源要求清潔、無(wú)污染，pH值呈中性，雜質(zhì)少，含鹽量低，不堵塞管道，如果不滿(mǎn)足以上條件，需要對(duì)水源進(jìn)行過(guò)濾。

4前景展望

4.1依托物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，打造智慧茶園

互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的到來(lái)改變了人們的生產(chǎn)方式、生活方式、思維方式，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，為了更好地適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展潮流，包括茶產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的一些傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)要形成智能化的生產(chǎn)管理模式，有效促進(jìn)茶業(yè)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。

4.2建設(shè)生態(tài)茶園，擴(kuò)大茶園面積

任何行業(yè)的發(fā)展都要注意保持生態(tài)環(huán)境，應(yīng)在整合茶園，擴(kuò)大茶園面積的基礎(chǔ)上應(yīng)用水肥一體化。

4.3普及現(xiàn)代化茶園管理辦法

在茶園中應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)，可以充分利用現(xiàn)有的節(jié)水設(shè)備，優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，提高節(jié)水節(jié)能效率，降低灌溉成本，提高灌溉質(zhì)量，使灌溉施肥變得更加優(yōu)化、科學(xué)、便捷。

4.4因地制宜，選擇適合本地的灌溉施肥種植方式

不同地區(qū)對(duì)種植茶樹(shù)的要求不同，要?jiǎng)?chuàng)新適合本地的茶樹(shù)水肥一體化模式，因地制宜，可在各類(lèi)展會(huì)、宣傳中向農(nóng)民推廣水肥一體化。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇火貴，鄭靖雅，吳月德，廖藝邨.茶園水肥一體化技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展前景[J].廣東茶業(yè)，2015（01）：38-40.

[2] 孫海偉，張虹，高紅，周波，丁兆堂.北方茶園專(zhuān)用水肥噴、滴灌一體化技術(shù)[J].山東林業(yè)科技，2017，47（05）：79-81.

[3] 張光旭，王捷，王憲，劉艷，段勇.茶園水肥一體化技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展前景探析[J].南方農(nóng)業(yè)，2018，12（24）：50-51.

作者簡(jiǎn)介：韓沙（1995-），女，碩士研究生，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化;馬德新（1977-），男，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化。