基于CART算法的茶园精准灌溉方法

摘要

针对茶园灌溉系统中灌溉时机与灌溉量难以确定的问题,以黄山太平地区猴魁茶园为研究对象,先利用CART算法对环境因子与灌溉之间的相关性进行分析,并与逻辑回归、支持向量机等预测模型进行对比,后采用Penman-Monteith公式等对灌溉量进行精确计算,再通过田间试验对本研究获得的灌溉方法进行验证。结果表明:1)地下20cm、40cm和地下60cm处土壤湿度与灌溉之间的相关性最大,分别达到40.66%、12.74%、12.25%,因此,土壤湿度是判断灌溉时机最关键的环境因子;2)使用CART算法预测猴魁茶园的灌溉时机,其准确率、精确率、召回率、F1值较逻辑回归模型(Logistic Regression model)、支持向量机模型(Support vector machine model)分别提升了12%~16%、1.3%~1.4%、12%~16%、7%~9%;3)Penman-Monteith公式对灌溉量的计算结果表明,黄山太平地区猴魁茶园年灌溉量为200~500mm,其中,夏梢期灌溉量最多,占全年灌溉量70%以上。田间试验结果表明该灌溉方法节水率达到30%~35%。因此,使用CART算法及Penman-Monteith公式所获取的灌溉策略对于该地区茶园精准灌溉有一定的借鉴意义。