實施自動化灌溉技術存在的問題與對策探討

段守明，廖 源

（1.兵團第五師九〇團水利科，新疆 博樂 833409；2.新疆東方遠潤信息科技股份公司）

實施自動化灌溉技術存在的問題與對策探討

段守明1，廖 源2

（1.兵團第五師九〇團水利科，新疆 博樂 833409；2.新疆東方遠潤信息科技股份公司）

農業灌溉采用自動化控制技術是國家發展高效節水農業的重要舉措。為推進九〇團自動化滴灌技術的應用，充分發揮現有節水設備的作用，實現農業灌溉管理自動化，本文對九〇實施滴灌自動化控制技術過程中存在的問題和當前我國滴灌自動化控制系統的不足之處進行了探討，提出了實施自動化滴灌技術的對策。

自動化灌溉技術；存在的問題；對策

信息化是當今世界經濟和社會發展的大趨勢，也是我國產業優化升級和實現工業化、現代化的關鍵環節，我國國防、交通、土地等領域廣泛應用現代信息技術。農業灌溉信息化是國家以信息化改造提升傳統灌溉的具體體現，是帶動水利現代化的重要措施之一。農業灌溉信息化就是指充分利用現代信息技術，深入開發和廣泛利用農業、水利灌溉信息資源，包括農業、水利信息的采集、傳輸、存儲、處理和服務，全面提升農業、水利事業活動效率和效能的歷史過程。農業灌溉信息化可以提高信息采集、傳輸的時效性和自動化水平，是農業、水利現代化的基礎和重要標志。適應農業灌溉信息化建設、信息技術發展趨勢和農業水利灌溉管理的要求，大力推進九〇團農業、水利信息化的進程，全面提高水利管理工作科技含量，是保障團場水利與團場經濟發展相適應的必然選擇，是貫徹國家水資源使用管理核定紅線的根本保證，是降低農業成本、能耗，改善職工勞動條件，增加職工經濟收入的根本途徑。

新疆博樂第五師九〇團位于祖國的最西邊，阿拉山口前沿，氣候條件十分惡劣，年最高氣溫42.6℃，最低氣溫35.0℃，蒸發比1∶15.6 mm。8級以上大風180 d，屬于沙漠干旱氣候，九〇團農業灌溉主要依靠地下水進行灌溉，水資源是制約九〇團農業發展規模和生產水平的關鍵因素。節水灌溉已在九〇團農業、工業、生活中廣泛開展。1988年九〇團開始利用噴灌技術進行土地開發，土地面積由初期的0.17萬hm2增加到現在的0.73萬hm2。由于受到水資源的約束，1999年九〇團對16 hm2棉田進行了膜下滴灌試驗，當年棉花單產達到430 kg/667 m2。2001年開始大面積推廣膜下滴灌種植棉花，目前九〇團膜下滴灌面積達0.73萬hm2。在節水、增產、增效方面已取得了較好的成效。2002年，為探索新的節水技術，九〇團進行了地埋滴灌高效灌溉技術試驗，2006年地埋滴灌棉花種植面積達到400 hm2。隨著科學技術的日益發達，特別是現代信息技術、通信技術的普遍應用，如何利用現代信息技術、通信技術進行自動化灌溉管理成為新的研究課題。本文就今后如何大面積發展自動化灌溉技術進行探討。

1 實施滴灌技術為推廣自動化灌溉奠定了基礎

新疆兵團第五師九〇團實施農業節水灌溉經歷了從大水漫灌到溝畦灌，再從噴灌到膜下滴灌的3個階段，走出了一條適合本地區使用和自主創新相結合的節水灌溉發展之路，已成為本地區在大田農業生產中應用節水滴灌技術范圍最廣、面積最大、發展最快的地區之一。在近幾年實施的節水滴灌項目規劃設計地埋供系統過程中，九〇團就考慮到了今后發展實施自動化技術的需要，通過多年滴灌技術應用已經形成了一套比較完整的各種農作物栽培技術標準。因此，為推廣自動化灌溉技術奠定了基礎。

2 采用自動化滴灌控制系統是今后農業向規模化、集約化、標準化、信息化方向發展的必然趨勢

自動化滴灌控制系統將覆膜種植技術、滴灌灌溉技術、農作物栽培技術、農業機械技術等先進技術進行綜合配套應用，可有效提升本地區農業生產現代化管理水平。綜合配套技術的應用可實現精準（精準播種、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、鹽漬土改良利用等）、易控（機械化、自動化、集約化）等目標。采用自動化滴灌控制系統也是隨著本地區勞動力的不斷減少和國家土地政策的不斷調整，在本地區進行農業、農機服務的公司，灌溉服務公司，勞動力服務公司對新的種植管理方式的探索，也促進了本地區未來農業向規模化、集約化、標準化、信息化方向發展，必將成為實現本區作物農業現代化的必由之路。

3 九〇團自動化灌溉控制系統應用概況

2013年，九〇團自動化灌溉試驗在9連1號棉田進行，試驗面積64 hm2，該試驗的地埋供水系統采用原來的灌溉系統，水泵流量為230 m3/h，揚程80 m，首部配套自動反沖洗式過濾器1臺，施肥罐1臺。棉花種植品種選擇903，行距配置為13 cm +66 cm+13 cm。選用本地產一次性邊縫式滴灌帶，流量為1.6 L/h，滴孔間距0.3 m，電磁閥安裝在原來的2個分干上，每個分干上安裝24個，該試驗地共計安閥門控制器12個，變頻控制柜及數據采集、傳輸1套，超聲波流量計1臺，團級監控系統為遠程無線系統，數據傳輸采用電信CDMI數字無線遠程傳輸技術，2014年，九〇團與新疆東方遠潤信息科技股份公司進行合作，在9連實施了自動化灌溉試驗項目，在灌溉管理上采用無線遠程控制管理技術，2014年6月5日至9月20日，通過開通無線遠程水泵的開和關、供電網上的電流、電壓、水泵的開和關時間以及灌溉累計水量、隨時水量、首部壓力等數據（2 h記錄1次）的傳輸，通過自動化灌溉控制系統的實施應用，與常規灌溉相比，節水15.34%，氮肥利用率達到43.4%，磷肥利用率達到18.85%，灌水均勻度提高到95.8%，職工灌溉管理面積較現在增加了2～5倍，棉花可增產8%～15%。

4 目前自動化灌溉技術應用存在的問題

4.1 水含泥沙較大，沉淀池、過濾設備配置不合理

目前實施的滴灌系統灌溉水源采用自然水和井水，采用自然水灌溉比較多，有些沉淀池設計的面積和有效深度不合理，自然水數量小于水泵的出水量，泥沙沒有有效的沉淀時間，在項目區沒有蓄水調節工程，滿足不了灌溉需求，特別是在灌溉高峰期和洪水期。過濾設備陳舊，過濾精度低，農民勞動強度大。在清洗過程中需要停機，嚴重影響灌溉時間，由于沉淀池和過濾問題在灌溉中把泥沙帶入管道和滴灌帶內部，造成滴灌帶內部流道堵塞，滴水不均，嚴重影響作物生長，導致減產。

4.2 滴灌帶單孔出水量大，滴灌自動化成本偏高

目前，滴灌帶大部分選用的是本地區生產的一次性邊縫式滴灌帶，單孔出水量為2.8～3.0 L/h，滴頭間距25～30 cm，造成地埋管道管徑增大，地面支管間距較近，數量增多，田間電磁閥、閥門控制器數量相應增加。

4.3 滴灌帶質量和可靠性差

目前，生產一次性邊縫式滴灌帶的企業都是私人企業，滴灌帶的合格率較低，達不到國家規定的工作壓力，工作壓力稍高一點，就會有爆管的情況發生，目前使用的滴灌系統或多或少的存在低壓運行狀態，一旦實行自動化灌溉，整個系統處于正常的壓力下，地面設備包括一些連接管件的質量問題就會暴露出來，損壞和漏水情況就會加重。很多用戶可能誤認為是自動化系統帶來的問題，這樣會給滴灌自動化的推廣造成負面影響。

4.4 自動化灌溉配套產品缺乏相應標準

在自動化灌溉系統中，田間使用的電磁閥有進口和國產之分，進口電磁閥價格高，國產電磁閥相對較低，但由于產品沒有針對農用水質進行專業性開發和改進，在功能上不能完全滿足農戶的需求。國內自主研發的產品由于公司規模、研發能力等限制其產品性能良莠不齊，缺乏相應的標準對其規范，不同廠家的灌溉自動化系統不能實現信息共享，導致產品在更新和安裝方面不能統一，在一定程度上給用戶造成了很大的麻煩[1]。

4.5 自動化設備的管理、使用和維護問題

目前，很多自動化灌溉系統的管理人員、使用人員沒有得到專業的培訓，對設備的性能、特點和日常維護不甚了解，操作、維護不熟練。每年重復的拆卸和安裝工作，加上保管不善造成設備損壞、零部件丟失現象嚴重。

4.6 土地承包面積不統一，職工文化水平較低

目前，九〇團職工承包的土地面積仍是20年前的定額，一直沒有進行調整，職工在灌溉過程中仍然采用各自為戰模式，設備的利用率不能夠充分發揮，在某些程度上極大地浪費了電能。團場現有的職工文化水平普遍偏低，對自動化灌溉的認識不足，直接影響了自動化灌溉系統的使用。

5 實施自動化滴灌技術的主要對策

5.1 做好項目實施前的可行性論證工作

自動化灌溉工程主要由水源、地下、地上供水系統、首部過濾系統、田間閥門、機井信號傳輸與控制系統及遠程監控系統組成。自動化項目工程成本控制的關鍵在于項目區的水質，如果項目區內水的含泥沙在要求范圍內，首部沉淀池、過濾系統設計合理，田間滴灌帶滴頭流量可以選擇在1.38 L/h以下，單向鋪設長度60～80 m，田間地上供水系統（田間閥門、機井信號傳輸與控制系統設備）的投入可以大大降低，因此，項目在規劃設計前應首先考慮該地區的水質情況，同時，首部沉淀池、過濾系統要作為重點規劃設計內容。

5.2 加快自動化灌溉專用灌水器產品的升級換代

目前，我國自動化滴灌技術已相對成熟，大部分設備、材料都已實現國產化，造價大幅降低，初步具備大規模應用的條件。要著力實現相應的自動化設備的本地低成本生產，一方面可以更好地滿足市場的需要，另一方面使服務更加快捷方便。特別是使用者越來越趨向于普通農戶，因此，灌溉自動化的操作方式要向直觀、簡潔、實用的方向發展，推廣便于農戶看得懂、會使用的操作界面。在配套產品研發上，今后應重點推廣低壓補償式滴灌帶、小流量高抗堵滴灌帶、高效能水泵、低能耗過濾器和大管徑低壓系列管材等[1]。

5.3 加快智能化決策系統及控制系統的研發

現階段的灌溉信息化建設以實現灌溉自動化為主，應留有接收和執行智能化決策信息的接口和能力。加大農學、水利、信息化方面的專家對智能決策系統的研發力度，取得成果后為自動控制系統提供決策數據，形成自動化推動智能化促進自動化的良性循環。

5.4 加大對節水設備市場的管理

將產品認證作為節水灌溉建設采購相關產品的必備條件，逐漸將簡陋、低水平的家庭式、作坊式企業摒棄出節水市場。逐步擴大節水灌溉自動化技術在各種大田作物上的推廣應用，政府在推廣過程中給予相應的補貼。

5.5 研究土地承包政策，改變現有承包形式

隨著大田滴灌自動控制灌溉試驗的逐步進行以及今后面臨的大面積推廣工作，目前的承包定額已不能適應自動化灌溉技術的實施與推廣，隨著團場退休職工的增多，年齡的增大，農業種植人員日益退減。必須探索新的團場農業種植承包政策。比如可以根據團場每年職工退減數量，招錄一些具有一定文化程度的人員進行土地集體承包集中管理，在生產上實現五統一管理，工資采用基礎工資加產量工資模式，經過2～3年技術學習和農業生產經驗積累，使之成為生產的主要力量，為今后兵團滴灌自動控制技術的大面積推廣奠定堅實基礎。

5.6 加強對基層農戶的宣傳和培訓

在常規滴灌模式下，灌水量和施肥都具有隨意性和主觀性，而進行自動化滴灌就要按設計的輪灌制度及作物本身的需求量進行，輪灌制度的執行剛性化了，這種管理方式的轉變，一般農戶和基層管理者都不愿意接受這種監督和控制，這種矛盾突出暴露出來，許多地方就演變成了手動控制或廢棄掉。這就需要加強用戶培訓，提高認識，協調滴灌設計系統和生產管理的關系，提高輪灌制度設計水平，將管理模式與自動化系統有機統一，充分發揮自動化滴灌系統的優勢和潛力[1]。

[1]陳林.國家節水灌溉工程技術研究中心（新疆）：大田滴灌自動化灌溉技術的應用和存在問題及對策 [EB/OL].http：// www.jsgg.com.cn/Index/Display.aspNewsID=18890/2014-09-16.

兵團新型城鎮化綜合改革試點工作啟動

為給兵團新型城鎮化體制機制創新提供可復制、可推廣的經驗和模式，2015年3月5日，兵團印發《兵團城市（鎮）新型城鎮化試點工作方案》，正式啟動鐵門關市、雙河市、五家渠市、石河子市、北泉鎮及芳草湖農場6個單位的新型城鎮化綜合改革試點工作。

按照兵團黨委要求，兵團發改委會同民政局、人力資源和社會保障局、國土資源局和建設（環保）局，圍繞行政管理創新和行政成本降低的設市模式--團鎮合一、農業轉移人口市民化成本分擔機制、城鎮化土地節約集約利用、城鎮總體規劃、土地利用總體規劃與國民經濟社會發展規劃暨“三規融合”、多元化可持續的城鎮化投融資機制等試點任務，指導開展試點工作。

（《兵團日報》）

2015—02—09