寒地水稻智能化循環節水灌溉技術試驗總結

呂婧

一、國內外灌溉現狀

農田灌溉自動化系統可以實現精細、適時灌溉，不僅能提高水利資源的利用率，還能促進農業增產增收。發達國家發展高效農業的一個重要途徑就是灌溉管理的自動化，對灌區內水情、墑情實時監測預報、并根據作物的生長情況制定相應灌溉規劃。我國農田灌溉自動化研究處于起步階段，目前主要依靠人工測量和控制， 數據收集和處理難，不利于用水的精確管理和合理化灌溉。隨著我國農業現代化的發展，農田灌溉自動化變得越來越重要。

二、現實意義

為了解決我國農業用水存在的水資源緊缺與水資源污染、浪費嚴重的突出矛盾以及節水灌溉管理體系有待加強完善的問題，應該更新觀念，以現代化大農業的發展為中心，不斷向節水灌溉、高效用水模型和綠色環保的研究領域擴展、加強作物需水規律和灌溉制度的研究、加強農田水利應用基礎研究等措施，解決農業水資源短缺，保證農業、水利可持續發展。

三、研究目的

實現水稻用水灌溉的最優控制，為農田灌溉排水工程設計和運行管理提供科學依據，為農業可持續發展提供技術支撐，對現代化大農業發展起到引領和示范帶動的作用。

四、系統功能

把田間多余灌溉用水排進蓄水池進行保存，最大限度地節約水資源。由于循環水中含有化肥、農藥、養料，使之循環利用，做到不污染環境，節約農藥、化肥、節約生產成本，綠色環保。水稻田間鋪設灌水、排水管道，田間裝設電動進水閥門和電動排水閥門、電磁流量計、水位計、水質檢測等儀表，按照寒地水稻的全生育期的灌溉需水規程要求，做到灌溉水的自動循環利用，減輕勞動強度，降低人工成本。

五、系統理論基礎

智能化循環節水灌溉項目以水稻葉齡診斷技術為理論基礎，根據水稻不同葉齡時期的需水規律，分別制定出水稻各葉齡生育時期的灌溉控制策略。秧苗三葉一心開始插秧，田間保持花達水狀態；4葉返青期，上護苗水3-5cm；分蘗期保持3-5cm水層，分蘗盛期即7葉期晾田控蘗5天左右；拔節期和孕穗期實行間歇灌溉，水層自然落干后，再灌水3-5cm；孕穗末期至始穗期可根據水稻長勢適當晾田；抽穗、開花至蠟熟期繼續實行間歇灌溉；水稻成熟前30天停止灌溉，等待收獲。

六、系統工作過程

安裝在灌水渠和排水渠上的智能灌溉控制裝置接到系統決策指令后，通過控制灌水和排水電磁閥的開啟和關閉，將蓄水池中的水流入格田或將格田內多余的灌溉水回收到蓄水池進行儲存，供下次灌溉使用，從而實現自動化的循環灌溉。

由于天氣高溫、蒸發量大或其他原因造成格田內的水層深度低于水稻該葉齡期的水位臨界值時，系統對傳感器采集的數據進行分析診斷后，自動發出灌水指令，蓄水池中的水泵接到指令后立即啟動，蓄水池中儲存的灌溉水流向灌水渠，同時灌水渠的電磁閥自動打開，灌溉水進入到格田內。當格田內的水層深度達到系統預設值時，系統發出停止指令，蓄水池的水泵停止工作，灌水渠電磁閥自動關閉，停止灌溉。

由于栽培技術要求需要排水，或者是遇到較強的降雨造成格田內的水層深度高于水稻該葉齡期的水位臨界值時，系統診斷后立即發出排水指令，排水渠電磁閥自動打開，田間多余的水通過排水渠流向蓄水池并儲存起來。當格田內的水層深度降到系統預設值時，系統發出停止排水指令，排水渠電磁閥關閉，停止排水。

七、應用效果分析

1、 用水量監測

對系統灌溉監測數據統計分析，智能化循環節水灌溉用水量107m3/畝，其中排水量45m3/畝，需地下水62m3/畝，常規灌溉需地下水128m3/畝，全年省水66m3/畝。節約了水資源，實現農業可持續發展。

2、 節約肥料成本分析

分別在水稻插秧排水、分蘗、曬田排水和齊穗4個時期，采集水樣。養分化驗結果見下表1。

蓄水池全氮含量1.2mg/L，曬水池全氮含量0.34mg/L，差值為0.86mg/L，循環水二次利用水量45m3/畝，增加全氮養分含量38.7g/畝，可節約尿素0.09kg/畝；磷肥比較穩定，養分流失量很小，可忽略不計，速效鉀流失量最高，按上述方法計算，可節約50%硫酸鉀0.6kg/畝，通過智能化循環節水灌溉技術畝節約尿素0.09kg，50%硫酸鉀0.6kg，節約肥料成本3.1元/畝。

2、 節約人工成本分析

應用該項技術實現灌溉管理的智能化、自動化控制，節約水稻生產灌溉田間管理人工費15元/畝。

八、技術應用結論與討論

通過水稻智能化循環節水灌溉技術的應用，實現水稻灌溉用水的循環利用，做到不污染環境，綠色環保，更直接的節約水資源66m3/畝，節約肥料投入成本3.1元/畝，節省灌溉管理人工費15元/畝，共計節約水稻生產成本18.1元/畝。水稻智能化循環節水灌溉技術的應用具有節本增效的現實意義，更具有實現農業可持續發展的深遠意義。

（作者單位：156322黑龍江省建三江管理局紅衛農場糧食貿易中心）