茶树种植

龙润茶“用制药的经验制茶”，经“86道质量把关”生产，为天下做一杯百姓茶。龙润茶不断前进，不断超越，创造着一个又一个奇迹，而这一切，都源于一个使命——为消费者生产和提供健康的好茶。

第七道质量把关

茶树种植方式、密度把关

生产优质、健康、安全的生态茶产品、绿色有机茶产品，是龙润茶业质量体系的起点。坡地种植茶树沿等高线修梯地进行栽种，新建茶园坡度不超过25度。茶树种植密度约为3200株/亩，充分发挥茶树的个体和群体优势。

龙润茶的坡地种植茶树，是沿着等高线修建梯田进行栽种的。梯田是在坡地上分段沿等高线建造的阶梯式农田，是治理坡耕地水土流失的有效措施，蓄水、保土、增产作用十分显著，而且梯田的通风透光条件较好，有利于作物生长和营养物质的积累。

龙润选择茶园的坡度一般小于25度。选择坡地种植，是因为山坡的太阳直接辐射量大于平地，有利于提高茶叶香气，有好的滋味和嫩度，但如果坡度过大，不仅水土冲刷严重，茶园土壤持水量少，不利于茶树生长。因此，一般宜选择于坡度在25度以下，最多不超过30度。

简单来说，坡度小于25度的低山丘陵地带，通常降水较多，雨热同期，如果坡度大于25度容易引起水土流失。

合理密植是茶树栽培研究的重要内容。所谓茶树合理密植，它既要达到有效地利用空间和土层，又要使茶树个体和群体结构得以充分发展，从而取得高产稳产优质的目的。

茶叶产量在一定程度上说，是随着单位面积内茶丛数的增加而提高的;而单丛产量则呈相反趋势，它随茶丛数的增加而递减。这是茶树群体和个体之间矛盾发展的结果。

龙润茶的茶树种植密度约为3200株/亩，充分发挥茶树的个体和群体优势，保证茶树在群体结构良好发展的前提下，最大限度地满足茶树个体生长发育的需要，同时又能使单位面积内因密植程度的提高而增加的产量，超过个体削减的产量，最后使茶树取得丰产。

茶园地形条件主要有海拔、坡地、坡向等，龙润茶的坡地种植茶树沿着等高线修筑梯田，山顶、山脊、梯田之间须保留自然植被，为加强固土、保水、挡风、生防作用，专门安排种植特定植物，才成就优质、健康、安全的好茶。

科普茶树种植方式与密度

茶树种植方式应考虑两内容，一是茶树的行丛距。即排列方式，二是每丛的定苗数。我国茶树种植方式是多种多样的。有解放前遗留下的的丛式茶园，这种茶园产量低，管理也不方便，正在逐渐淘汰。大多数是解放后发展起来的单行条栽茶园，一般种植规格是中小叶种茶树行距为150厘米左右，丛距33厘米左右。

每丛定苗2-3株;大叶种茶树行距165厘米左右，丛距50百米左右，每丛定苗1-2株。我国大多数高产稳产场队，都是这种种植方式。双行条栽茶园，在部分茶区也有采用，大先遣为165厘米左右，列距和丛距都是33厘米左右。

种植是茶叶产业链中的关键环节，为高品质茶叶提供了保障，但是种植成本占据了目前茶叶生产成本的主要份额。复杂的种植条件与劳动力不足使茶叶种植成本不断提升，种植环节的智能化是茶叶生产从传统模式向现代模式转变的必由之路。

一、茶树种植智能化框架

种植智能化是一套依托于物联网、大数据、云计算等先进技术支撑的综合管理系统，包含了农情监测、优化决策、设备调度的自动化。

1. 监测感知层

监测感知层是智能化系统的“眼睛”和“耳朵”，也是智能化系统信息处理的基础。感知层依赖载具平台上的各类传感器，实时获取茶树周边环境、茶树自身的各类信息，如温湿度、辐射、茶树养分等数据信息的采集。智能化系统对感知层要求是信息获取的原位、实时、精准、快速、智能，因此数据相对于传统观测必然需要海量储存。

2. 传输存储层

传输存储层是智能化系统的“神经”与“仓库”，监测感知层搜集的海量信息数据通过传输存储层汇集到数据仓库，为后续的数据计算提供源源不断的“养分”。传输过程主要依赖各类数据传输协议与设备对数据进行高效传输，尽可能减少数据传输延迟，同时还需要实现不同设备的组网与信息的兼容并行处理，而智能化系统中存储主要体现在海量数据的高效云存储与交换，实现数据存储与提取的高兼容、低延时、低误差。

3. 计算决策层

计算决策层是“大脑”，汇集的各类信息只有经过计算决策层的复杂运算才能生成有应用价值的信息，反馈给用户或者传送给作业设备。在种植端，计算决策层主要是对农情信息的智能化处理，设备的路径规划、决策控制，实现作物生长态势的判断，以及不同场景下的应对决策生成，比如茶树胁迫状态诊断、对应设备操作所需的参数等。计算决策层需要算力与算法共同实现，算力依托于计算芯片、内存，而算法是决策的核心。

4. 应用服务层

应用服务层是“手脚”，将计算决策层得出的信息、参数，反馈到对应的终端，如显示器、机械设备，实现决策结果的操作应用。由于设备种类多样，参数需求复杂，因此应用反馈层要求数据信息的高度兼容、操作参数精准化。目前种植智能化管理的主要瓶颈在监测感知层与计算决策层，在监测感知层、计算决策层，技术及装备均刚刚处于起步阶段，距离产业化应用还有一段距离。而传输存储层、应用服务层随着近年来信息技术、互联网技术发展，海量数据传输与存储的技术难度不大，挑战在于如何降低成本。

二、茶树种植智能化管理研究现状与问题

1. 农业传感器

与茶树种植相关的农业传感器主要有环境传感器、植物生理传感器、智能设备传感器3类。环境传感器的主要作用是获取茶树赖以生存的土壤、大气环境中的相关参数。生理传感器用于获取与茶树生长态势相关的参数。智能设备传感器用于关键目标识别、相关设备的执行效果监测。总体上我国已经开展了不少关于信息快速获取及组网技术的研发，但目前茶园智慧管理中的传感器仍采用通用型农业传感器，专用传感器较为缺乏。

2. 信息感知技术

(1)空间信息获取

依托卫星、无人机等遥感平台，配合地理信息技术，可以实现茶树种植区内关键信息的快速获取。应用不同的遥感数据源的光谱特征和各种植被指数，结合不同的算法提取纹理特征实现对茶园的分类，以及茶树生长过程及受害情况、茶园产量预测等。我国农业遥感卫星传感器以多光谱遥感为主，观测要素缺乏、缺少光学与微波等协同观测能力，遥感数据保障率和质量有待提高。

(2)茶树生长态势感知

植物生长信息可直接用于胁迫诊断、产量与品质预测，这些参数大多依赖传统的理化分析方法，费时费力，而智能化管理系统所需的实时数据需要对作物生理参数进行快速、无损检测。近年来在茶树生长态势感知方面开展了大量反演模型算法研究工作，如利用高光谱设备，对茶树品种、茶树叶面积指数、冠层叶片中叶绿素、氮、磷钾含量进行反演算法等研究。

3. 智慧茶园系统实现

(1)茶园综合管理系统

利用无线通信、传感器检测和数字图像识别技术，自主设计和研制了一套茶园可视化农业气象信息动态监测预警系统，该系统可实现茶园图像信息、温湿度、降水数据的一体化采集和综合显示的功能。

茶园可视化农业气象信息动态监测预警系统结构原理图

设计了基于低能耗广域网物联网云平台的茶园监控系统，该系统能实时采集茶园空气温湿度、土壤温湿度等参数，通过服务器对获取的茶园信息进行分析、存储，并将数据同步到PC端和移动端，实现对茶园环境的远程智能监控。

茶园监控系统总体结构图

在茶园生境智慧管控技术研究方面，建立了茶园生境智慧管控技术，包含茶园土壤生态调控技术、茶园生态位配置与管控技术、茶园病虫害监测预警与生态防控技术、茶园生境环境信息自动化感知技术、茶园水分智慧管控技术以及茶园生境智慧管控专家服务系统等。从实际应用情况看，目前“智慧茶园”均止步在农情信息收集与信息汇总展示场景，管理决策仍然依赖于人，而智能决策算法缺失是“智慧茶园”的瓶颈问题。

茶园害虫监测预警平台模型

(2)智能灌溉设备

茶园智能化灌溉系统发展有两个方面，一是优化灌溉系统的驱动结构，改进灌溉效果，研究设计了由可编程控制器和变频器联合控制的茶园变频恒压喷灌控制系统，可根据用水量的变化，在全流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合，实现恒压、节能，并对喷灌过程中的各种特征量进行实时、动态显示，提高了茶园喷灌的自动化水平和管理水平。

恒压喷灌系统控制原理

另一方面智能化灌溉是通过算法实现灌溉时机的精准选择，设计基于无线传感网络的茶园智能化喷灌系统，可针对不同茶树生长期对土壤、温度、水分、盐分等条件的需要，进行精准实时灌溉。

茶园智能化喷灌系统组成图

(3)其他智能机械

在通用智能机械平台方面，设计可定制化的通用农机远程智能管理平台。受制于茶园复杂地形、植被覆盖、土壤类型差异，与茶树种植相关的智能农机设备，如耕作机、施肥机、修剪机的智能化程度远不及灌溉设备。此外，智能农机装备领域未形成科学的标准化体系，导致该领域相关标准定位不清、标准间交叉重复、配套性差。发布实施的智能农机装备地方标准、团体标准、企业标准质量参差不齐，装备生产没有统一规范、新产品研发无标可依、上下游产业无法配套衔接。

三、茶树种植智能化管理研究展望

1. 先进传感器研发

研究可靠的快速感知技术，研发高精度、可靠性强的农业专用传感器，同时研究多传感器的时空同步采集、高效组网传输、多模态数据融合处理及实时在线解析等关键技术，用于大量不同参数的快速获取。

2. 智能决策管理模型

目前“智慧茶园”系统的瓶颈之一是决策模型缺乏，形成了有数据无算法的困境，因此需要深化茶树领域相关的农业模型研究，为茶园管理与作业过程的智能化决策提供依据。针对物联网引入的海量数据，需要研发大数据驱动的知识共享与综合辅助决策模型，通过知识和数据相结合的决策模型，将精准决策与智能算法进行有效关联，进行预测评判，为生产作业提供智能化决策。

3. 智能茶园机械装备

需要开展茶园机械装备作业过程实时分析、智能化决策与控制前期研究，建立茶园农机智能化、精准化作业技术储备。但由于茶树种植相关的机械化程度仍然很低，除了研制自动化程度高的大型茶园机械外，还需要针对分布较广的山地丘陵茶园，加强结构简单、易于操作的轻小型机械的研发，提高我国茶树种植的机械化水平。

本文节选自《中国茶叶》2022年第5期，P1-7，《茶树种植智能化管理研究进展及展望》，作者：程俊杰，龙俐至，倪康，阮建云。

茶是中国原产的树种，学者考证多以为其初源应出自西南地区﹔但茶树的种植范围在中国仍有一个逐渐扩大的过程。文献记载的中国境内最早的茶叶使用区域应在巴蜀地区,《茶经》曾记载”巴山、峡川有两人合抱树”，研究者推测两人合抱之茶树应有千年树龄，以陆羽所处之中唐逆推千年，约为春秋战国之际，则显然巴蜀为茶树种植向中原扩大的一个重要途径。