結合物聯網IoT與人工智慧(AI)建立茶園精準灌溉模式 強化茶園水資源管理韌性(茶改場)
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近年極端氣候導致旱澇交替,造成茶園灌溉需求大幅波動,傳統灌溉方式已難以兼顧品質與環境永續,農業部茶及飲料作物改良場透過實地試驗,建構茶園精準灌溉決策模式,研發「茶園精準灌溉模組」並成功運用在不同季節,解決現行灌溉缺乏科學數據支撐的盲點,透過導入智慧化決策系統,能以最適化水量滿足茶樹生理需求,強化茶園水資源管理的韌性,建立抗逆境的智慧茶園管理新典範。
數據賦能將「蒸發散量」轉化為灌溉指令 一支手機即時掌握茶園水分動態
茶改場場長蘇宗振表示,茶樹雖具耐旱性,但若連續30日降雨量未達 20毫米,或面臨灌溉水源短缺,將導致植株代謝失衡,造成新梢生長停滯、枝葉萎凋,嚴重時甚至枯死。為精準掌握茶樹生長環境與水分需求,茶改場已在全臺主要茶區建置 23 座微氣象觀測站,並介接中央氣象署資料,並導入「蒸發散量」(ET)概念,將土壤蒸發與葉片蒸散的總和轉化為可量化的灌溉決策指標。掌握 ET 值就像知道茶樹每天的「排汗量」,可提供農民精準判斷灌溉時機與補水量,避免過量或不足,真正做到「把水用在刀口上」。
茶改場說明,1999至2019年間茶樹天然災害雖以颱風為主,但2011年後乾旱頻率逐年攀升;特別是2020至2021年的跨年度嚴重旱情,造成全臺茶區普遍減產且農損金額持續擴大,凸顯建立精準灌溉機制的迫切性。該場指出,夏季高溫與長日照使得茶園每日蒸發散量可達 4 至 5 毫米,若未即時補水,將影響生長並降低茶葉品質;反之,若將土壤含水量維持於田間容水量60%至80%之間,則產量與品質皆可達到最佳化。
基於上述原理,茶改場開發「茶園精準滴灌參數模組」,可依據即時降雨分布、土壤含水量與 ET值變化,動態調控灌溉水量。2025年研究結果顯示,夏季雨水相對充足期間,精準滴灌處理之茶芽數量提升1.6倍、茶菁產量增加1.24倍;在秋冬季枯水期,產量更較傳統「看天田」提升達 2.2 倍。茶改場指出,該模式整合物聯網(IoT)感測技術與人工智慧(AI)運算,已建置完整的茶園水分動態資料庫,並透過雲端平台提供即時決策支援。未來茶農僅需架設相關感測與灌溉控制設備,即可透過手機或電腦介面,隨時查詢不同土層土壤濕度、茶樹需水狀態與即時天氣預測。系統並可結合微氣象資料,推估茶樹需水曲線,依品種特性、地形條件與栽培方式,產製客製化灌溉建議方案。
蘇場長強調,夏季雖月降雨量偏高,但降雨常集中於少數幾天,未必能有效補足土壤水分。透過微氣象站與AI模型,系統可即時判斷降雨是否足以彌補茶樹蒸散所需水量,並建議是否啟動滴灌,避免僅憑目視「有下雨」而誤判灌溉時機,導致過度灌溉或補水不足。精準灌溉可顯著提升用水效率,使茶園管理由「看天吃飯」轉為「按需給水」,是提升茶園韌性與品質穩定度的重要科技突破。
科學灌溉成就回甘好茶 茶葉品質與風味升級
茶改場表示,茶園微氣候變化對茶樹生理與茶葉品質具有深遠影響,例如氣溫升高與長日照會加速茶樹蒸散速率,雨量不足則使土壤水分快速下降。研究顯示,2025年茶園導入精準灌溉系統後,與傳統灌溉模式相比,茶園在夏季豐水期與秋冬季枯水期分別可節省約13%至24%的灌溉水量。化學成分分析結果顯示,精準灌溉處理下的茶葉,其咖啡因、總多元酚與總兒茶素含量顯著下降,並於茶葉香氣、滋味及回甘度等感官評鑑指標上均優於傳統灌溉管理,顯示精準灌溉不僅節水,更能有效提升製茶品質與風味表現。
茶改場強調,未來將持續因應臺灣多樣地形與氣候條件,建立適用於高山、丘陵及平地茶區的精準滴灌管理模式,提供茶農更具科學依據的栽培決策工具。此一精準灌溉決策模式,不僅有助於降低乾旱、豪雨等極端氣候造成的產量損失,提升茶園韌性與農民收益穩定性,更象徵臺灣茶產業邁向智慧化與永續化的重要里程碑,進一步強化國際競爭力。(許嘉文轉載)