防霜风机在茶果园中得到了一定规模的推广应用，但其设施一次性投入大、运行成本较高;一种低成本的喷水防霜新方法也逐渐得到应用，它通过喷洒水在植株上结冰放热，从而避免植株遭受霜冻害。确定不同气象条件下的喷灌强度，是喷水防霜节水和控制的关键所在。本论文以茶树为防霜对象，首先设计并构建喷灌防霜系统，试验分析不同喷灌强度对防霜效果的影响;然后建立茶树防霜喷灌强度计算模型，并对水温的影响进行修正，从而确定不同气象条件下适宜的防霜喷灌强度;设计研制喷灌防霜控制系统，通过间歇喷灌实现自动分级控制;最后进行喷灌防霜及其控制系统的田间防霜效果测试。主要研究内容和结果如下:　　(1)喷灌防霜系统开发与防霜预试验研究　　在试验茶场选择一处面积约2.2亩的地块，通过管网水利计算和喷头等选型，构建了喷灌强度为4mm/h的喷灌防霜系统。摇臂式喷头的流量为0.4 m3/h，射程为7m，旋转周期为18s，干管、分干管和支管的内径分别为40、25和20 mm，水泵型号为40ZX6.3-50。　　进行喷灌防霜的预试验，分析了茶园喷灌的防霜效果以及不同喷灌强度对防霜效果的影响。结果表明:喷洒水可维持冠层处气温在0℃左右，试验区域叶表面平均温度提升3℃;在喷灌系统关闭后的1h内，对照区域冠层处气温升高4.8℃，试验区域升高2.2℃，延缓明显，可有效避免解冻伤害;不同喷灌强度的防霜效果不同，在0～2、2～4和4～8 mm/h喷灌强度下，试验区域冠层处空气温升分别为0.4、2.0和2.4℃。　　(2)防霜喷灌强度计算模型研究　　考虑不同霜冻条件下喷灌水源水温的差异，对茶树叶片的Barfield防霜喷灌强度计算模型进行修正，并根据不同的风速、冠层处空气湿度、冠层处气温和水温，确定适宜的喷灌强度。结果表明:当风速0.6 m/s、冠层处气温-5℃、冠层处湿度90％、水源水温0℃时，适宜的喷灌强度为3.19 mm/h;当风速0.6 m/s、冠层处气温-5℃、冠层处湿度90％、水源水温12℃时，适宜的喷灌强度为2.78 mm/h。　　(3)喷灌防霜控制系统开发　　总体设计了喷灌防霜的控制系统，并进行系统硬件的研制。选用三菱FX1N-14MR-001 PLC作为数据采集和控制终端，基于RS-485通讯协议，PLC分别与阿尔泰DAM-3059A数据采集器、威纶TK6070ik触摸屏进行通讯;根据传感器采集的气象数据，系统发送指令至接触器，实现对电磁阀和水泵的控制。　　制订了防霜控制策略，包括喷灌系统启闭时机和喷灌强度调节，并开发了控制软件。系统开启时机设定为冠层处气温小于等于0℃，停止时机设定为日出后半小时且冠层处气温高于0℃;采用间歇式喷水方式进行喷灌防霜，设定的喷灌强度级别分别为1、2、3和4mm/h。基于触摸屏编程软件EB8000，设计了触摸屏界面并编写了控制宏指令;基于编程软件GX-Developer，采用梯形图语言编写了PLC程序。　　(4)田间喷灌防霜效果测试　　集成喷灌防霜系统及其控制技术，在有霜条件下进行了田间防霜效果测试。结果表明:喷灌区域冠层处气温均维持在-1.2℃以上，仍高于茶树叶片临界冻害温度;防霜过程中，冠层处气温比对照区域平均提高了2.8℃;07:00之后，试验区域冠层处温升相对于对照区域延缓明显。　　本论文开发的茶园喷灌防霜系统及其自动控制技术，防霜效果显著，自动化程度高，且投入和运行成本低，在水源充足的茶园易于推广应用。