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结合物联网IoT与人工智慧(AI)建立茶园精准灌溉模式

2025年秋冬季(8~10月)枯水期看天田与精准灌溉处理茶芽生长状况之比较。(农业部茶及饮料作物改良场提供)
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【大纪元2026年02月11日讯】(大纪元记者徐乃义台湾桃园报导)农业部茶及饮料作物改良场(简称茶改场)指出,面对近年因极端气候导致旱涝交替。针对茶园灌溉需求大幅波动,传统灌溉方式已难以兼顾品质与环境永续。

茶改场为因应气候变迁水资源日益匮乏的挑战,透过实地试验监测验证建构茶园精准灌溉决策模式,研发“茶园精准灌溉模组”成功运用在不同季节并展现卓越成效,解决现行灌溉缺乏科学数据支撑的盲点,透过导入智慧化决策系统,能以最适化水量满足茶树生理需求,强化茶园水资源管理的韧性,建立抗逆境的智慧茶园管理新典范。

2025年精准灌溉与传统灌溉处理之茶菁芽数及产量对比分析。 a.b.丰水期(6-8月)精准灌溉茶芽数与产量分别提升1.6倍与1.24倍。 c.枯水期(8-10月)精准灌溉产量提升2.2倍。
2025年精准灌溉与传统灌溉处理之茶菁芽数及产量对比分析。a.b.丰水期(6~8月)精准灌溉茶芽数与产量分别提升1.6倍与1.24倍。c.枯水期(8-10月)精准灌溉产量提升2.2倍。(农业部茶及饮料作物改良场提供)

茶改场场长苏宗振表示,茶树虽具耐旱性,但若连续30日降雨量未达20毫米(millimeter, mm),或面临灌溉水源短缺,将导致植株代谢失衡,造成新梢生长停滞、枝叶萎凋,严重时甚至枯死。为精准掌握茶树生长环境与水分需求,茶改场已在全台主要茶区建置23座微气象观测站,及介接中央气象署资料,并导入“蒸发散量”(Evapotranspiration,ET)概念,将土壤蒸发与叶片蒸散的总和转化为可量化的灌溉决策指标。若能掌握ET值就像知道茶树每天的“排汗量”,可提供农民精准判断灌溉时机与补水量,避免过量或不足,真正做到“把水用在刀口上”。

茶改场说明,1999至2019年间茶树天然灾害虽以台风为主,但2011年后干旱频率逐年攀升;特别是2020至2021年的跨年度严重旱情,造成全台茶区普遍减产且农损金额持续扩大,凸显建立精准灌溉机制的迫切性。

 2025年精准灌溉与传统灌溉处理之节水效益评估。 a.丰水期(6~8月)精准灌溉可节省24%灌溉水量。 b.枯水期(8~10月)精准灌溉可节省13%灌溉水量。
2025年精准灌溉与传统灌溉处理之节水效益评估。a.丰水期(6~8月)精准灌溉可节省24%灌溉水量。b.枯水期(8~10月)精准灌溉可节省13%灌溉水量。(农业部茶及饮料作物改良场提供)

茶改场研究结果指出,夏季高温与长日照使得茶园每日蒸发散量(ET)可达4至5毫米,若未即时补水,将影响生长并降低茶叶品质;反之,若将土壤含水量维持于田间容水量60%至80%之间,则产量与品质皆可达到最佳化。

基于上述原理,茶改场开发“茶园精准滴灌参数模组”,可依据即时降雨分布、土壤含水量与ET值变化,动态调控灌溉水量。2025年研究结果显示,夏季雨水相对充足期间,精准滴灌处理之茶芽数量提升1.6倍、茶菁产量增加1.24倍;在秋冬季枯水期,产量更较传统“看天田”提升达2.2倍。

苏宗振指出,该模式整合物联网(IoT)感测技术与人工智慧(AI)运算,已建置完整的茶园水分动态资料库,并透过云端平台提供即时决策支援。未来茶农仅需架设相关感测与灌溉控制设备,即可透过手机或电脑介面,随时查询不同土层土壤湿度、茶树需水状态与即时天气预测。系统并可结合微气象资料,推估茶树需水曲线,依品种特性、地形条件与栽培方式,产制客制化灌溉建议方案。

2025年秋季精准灌溉与传统灌溉处理茶叶中化学成分之比较。
2025年秋季精准灌溉与传统灌溉处理茶叶中化学成分之比较。(农业部茶及饮料作物改良场提供)

苏宗振强调,夏季虽月降雨量偏高,但降雨常集中于少数几天,未必能有效补足土壤水分。透过微气象站与AI模型,系统可即时判断降雨是否足以弥补茶树蒸散所需水量,并建议是否启动滴灌,避免仅凭目视“有下雨”而误判灌溉时机,导致过度灌溉或补水不足。精准灌溉可显着提升用水效率,使茶园管理由“看天吃饭”转为“按需给水”,是提升茶园韧性与品质稳定度的重要科技突破。

茶改场表示,气温升高与长日照会加速茶树蒸散速率,雨量不足则使土壤水分快速下降,可见茶园微气候变化对茶树生理与茶叶品质具有深远影响。研究显示,2025年茶园导入精准灌溉系统后,与传统灌溉模式相比,茶园在夏季丰水期与秋冬季枯水期分别可节省约13%至24%的灌溉水量。化学成分分析结果显示,精准灌溉处理下的茶叶,其咖啡因、总多元酚与总儿茶素含量显着下降,并于茶叶香气、滋味及回甘度等感官评鉴指标上均优于传统灌溉管理,显示精准灌溉不仅节水,更能有效提升制茶品质与风味表现。

茶改场强调,未来将持续因应台湾多样地形与气候条件,建立适用于高山、丘陵及平地茶区的精准滴灌管理模式,提供茶农更具科学依据的栽培决策工具。此一精准灌溉决策模式,不仅有助于降低干旱、豪雨等极端气候造成的产量损失,提升茶园韧性与农民收益稳定性,更象征灌溉台湾茶产业迈向智慧化与永续化的重要里程碑,进一步强化国际竞争力。◇

责任编辑:昌英

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