智能化節水灌溉技術在我國的應用

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我國是一個水資源短缺的國家，尤其西北地區更加嚴重。就我國目前發展階段和水平而言，節流是解決水資源危機的根本出路。我國農業用水約占全國用水總量的62%，部分地區高達90%以上，所以大力發展智能化高效節水灌溉，自然就成為我國緩解水資源供需矛盾的必然選擇。

1智能化節水灌溉系統優越性

1.1大大提高了作物灌溉用水效率

通過智能化節水灌溉系統，根據實時監測土壤濕度及其他環境信息，通過計算機處理分析，再根據作為生長所需水閾值，實現了作物灌溉用水控制精準化，大大提高了作物灌溉用水的有效利用率，極大的節約了水資源。

1.2實現了適時適量、科學合理的精細灌溉

智能化節水灌溉系統可自動根據作物種植區實時的氣候情況、所種植作物需水情況和土壤濕度情況進行適時、適量地灌溉，實現了農業種植的精細灌溉，使得灌溉更加科學合理，提高了灌溉質量。

1.3大大提高了作物生產管理水平

通過智能化節水灌溉系統，可以在節水灌溉系統顯示屏上，觀看土壤水肥供應數據，通過自動裝置，智能控制灌水量和時間，不僅減輕了勞動強度，還解決了以往施肥、滴水的精準度難于把握的難題，有效的提高了作物生產管理水平，節約了人工管理成本。

1.4促進了作物增產

智能化噴灌、滴灌系統，應用于小麥、棉花等作物，與常規灌溉相比，平均可增產10%以上。智能化微灌系統，在種植蔬菜、水果時使用，增產效果更加顯著，果實質量更好。

2智能化節水灌溉系統在我國研究及應用現狀

2.1智能化節水灌溉控制系統研究

智能化節水灌溉系統在節水灌溉發達國家發展較早較快，尤其是以色列等嚴重缺水國家，節水灌溉配套的智能化控制系統較先進。我國節水灌溉技術起步較晚，智能化節水灌溉控制系統方面更是落后，自行研制的、成型的自動控制產品較少，絕大部分都依靠從國外進口。周子瑾、任盛明等對GIS在灌溉系統中的應用進行了研究，分析了GIS技術在節水灌溉中應用的特點及優勢。戴彬虎、劉凱、倪濤等人研究了單片機技術在灌溉系統中的應用，基于此技術的灌溉系統具有成本低、運行可靠、可拓展性好等特點。無線傳感器由于具有應用成本低、網絡結構靈活、數據傳輸距離遠等優點，在智能化節水灌溉系統中得以迅速應用。李祥林等人設計出基于ZigBee分布式無線傳感網絡進行精確農田信息實時采集的智能節水灌溉系統。王驥等人利用無線傳感器技術，提高了灌溉系統的自動化與監測水平。趙南等設計了一套農田灌溉無線傳感器監測系統。曹成茂、湯萬龍、高曉紅等人對自動灌溉策略進行了研究，提高了灌溉系統的控制精度。以上研究主要是課題研究，多數研究尚未與農作物生長相結合，成果轉化率低，實用性較差[1]。為此，我國加快對種植作物情況下智能化灌溉系統研究步伐。韓建明、何志剛等人在江蘇省農業科學院溧水高科技農業示范園，研制了一套以設施葡萄為目標作物的智能化灌溉系統。該系統采用目前世界上先進的WSN技術，克服了傳統農田環境信息有線檢測、實時監控等難、繁、不易操作的缺點，具有廣闊的應用前景。其自主研發了土壤濕度傳感器，同時開發設計了不帶LED大屏顯示裝置的便攜式機型，其體積小，適合于普及推廣應用[1]。南京理工大學的陳巧莉等人對智能化設施農業節水灌溉控制系統進行了研究。采用了傳感技術與單片微機技術，結合了工業測控技術和農業種植與灌溉技術，實現了適時，按需精確灌溉。該系統的節水灌溉控制儀體積小、操作簡單靈活、成本低、工作可靠，易于推廣[2]。江蘇省常熟市水利技術推廣站開發了基于物聯網的智能化農業節水灌溉系統。利用該系統受益灌溉面積總計2600hm2，灌溉水利用率由0.6提高至0.9以上，實現節水25%，改變了因傳統灌溉帶來的面源污染，減輕氮磷負荷70%。

2.2智能化節水灌溉系統應用現狀

在加大研發力度的同時，我國不斷加大對節水灌溉項目的中央資金扶持力度，涌現了一批高效節水灌溉試點縣和示范區，智能化節水灌溉技術逐步得到發展。新疆是我國節水灌溉技術范圍最廣、面積最大、發展最快的地區之一，是我國農業節水滴灌的技術應用的樣板。2003年，兵團第七師130團率先在大田棉花上開發和應用了智能化滴灌控制，并于2004年和2005年逐步提高完善，該系統結合了滴灌技術、土壤水分檢測技術和農業生產時間經驗，利用移動通訊GSM網絡實現了精準農業灌溉。2005年，第一師3團建成3萬畝棉田滴灌自動化控制系統，由團場自主設計、聯合研發了棉田膜下自動化滴灌智能化分析決策系統，具有節水、省勞力、自動化程度高、分析決策準確等特點。截止2014年7月，全兵團共建設大田自動化滴灌面積約2.67萬hm2，實際在用約1.13萬hm2。據不完全統計，全疆已建成大田自動化滴灌面積約4萬hm2，每年新增約1～1.33萬hm2，應用作物主要在棉花、加工番茄和果樹上，近兩年在玉米、小麥等大田糧食作物上也開始應用。寧波市近年來開始實施智能化微噴灌工程建設，在我國處于領先水平。江蘇省無錫市錫山區東港鎮的太湖水稻示范園首次采用了水稻智能化灌溉系統，充分發揮了該系統節水、省工、增產、增效的特點。江蘇省海門常樂鎮實現了對233.33hm2大棚作物的智能化節水灌溉。江蘇徐州市邳州率先在鮮切花種植中引進智能化節水灌溉系統，比普通灌溉節水40%～50%。山東省濟寧市金鄉縣化雨鎮現代農業示范區實現了智能化的節水灌溉技術，受益農田達2000hm2。山東省德州市陵縣滋鎮德強農場采用智能化噴灌設備，實現了節水灌溉高產試驗區的自動化、信息化、安全化。山東省濱州市焦橋鎮5533.33hm2土地全部實現了智能化節水灌溉。云南省昭通市昭陽區對173.33hm2蘋果園實施了智能化灌溉，年可節約18萬m3左右的水量，增產蘋果500kg/667m2。河北省張家口塞北管理區重點實施了智能化控制灌溉工程，年均節約用水180萬m3，節水覆蓋率達到80%。

3智能化節水灌溉系統存在的問題及對策

3.1存在問題

智能化節水灌溉系統實現了精準（精準灌水、精準施肥等）高效（勞動效率高、增產幅度大）、節約（節水、節能、節地、節肥等）、環保（環境友好、鹽漬良利用等）、易控（機械化、自動化、集約化），也促進我國農業向規?；?、集約化、標準化、信息化、現代化方向發展；但在其應用中仍存在以下問題。3.1.1　智能化節水灌溉系統研究推廣較發達國家仍存在很大差距，急需加大研發及示范推廣力度。與智能化節水灌溉研究較為先進的以色列等國家相比，我國的智能化節水灌溉系統研究整體水平較低，缺乏標志性研究成果，無法在更大范圍、更高層次實現對節水灌溉實踐的有效支撐，制約了系統的推廣應用和效用發揮。3.1.2　智能化節水灌溉系統造價仍然偏高，影響了大面積推廣。智能化節水灌溉系統涉及產品較多，科技含量較高，目前多為國外進口，系統整體造價相對偏高，這給經濟實力原本有限的農業生產單位造成了沉重的經濟負擔，許多單位因此而主動放棄購買使用，客觀上影響了智能化節水灌溉系統的大面積推廣。3.1.3　缺乏專門的灌溉系統管理技術人才?，F有的管理人員技術水平較低，缺乏系統化的專業培訓，造成系統管理維者對系統的性能和特點不了解，對設備的操作和維護不熟練，造成系統運轉不暢、效率低下、難以達到預期效果，嚴重制約了系統促產增效作用的發揮，影響了人們的使用積極性。

3.2對策

3.2.1　借鑒國外節水灌溉發達國家的先進經驗，需加大適合我國農業實際耕種情況的智能化節水灌溉系統的研究及示范推廣力度。隨著社會的發展，人們對節水灌溉技術的需求變得更加迫切，在此情況下，需加大智能化節水灌溉系統研究，充分借鑒發達國家的先進經驗，盡快形成符合中國國情且具有推廣意義的研究成果，并積極開展成果示范，促進成果全面推廣應用。3.2.2　加大國家、地方各級政府的扶持力度。整合相關財政資金，對有意進行智能化節水灌溉的地區，給予一定的資金補貼，同時建立以國家投入為主體的資金投入機制，選取重點項目進行集中投資，力求資金投入效益最大化，在此基礎上積極探索基于市場的資金利用渠道，實行智能化節水灌溉系統研究推廣投入的多元化。3.2.3　通過技術培訓等方式，培養一批專業管理者、使用者和維護者，提高系統運行的穩定性。建議建立多層次的系統應用培訓體系，使系統的管理者、使用者和維護者深刻認識系統運行特點、全面掌握系統操控規律，有效避免各種使用故障和人為損壞，實現系統的有效利用，確保系統精準、高效、節約、環保、易控的特點得到充分發揮。

作者:賈麗華 秦源澤 姚亞平 單位:陜西省農業工程勘察設計院