節水灌溉自控技術推廣應用

張 晁

（甘肅禾盛農業節水有限公司，甘肅 蘭州 730010）

據調查，農業生產用水占全國生產生活總用水量的70%，節水灌溉已成為農業發展的必經之路。當前，我國節水灌溉自控技術應用時間較短，但其功能日漸完善，對控制農業用水量、實現精細化灌溉目標意義重大。

1 節水灌溉自控技術推廣應用的重要意義

傳統的灌溉方式以大水漫灌方式為主，使土壤含水量達到飽和狀態后，逐步下滲到土壤底部，滿足農作物根系生長需求。此種灌溉方式的水分利用率僅為20%～30%，大量水資源被嚴重浪費。而使用節水灌溉技術，能切實提高農作物的產量及水資源利用率，緩解農業生產用水壓力。

節水灌溉理念于20世紀90年代提出，基本要求是要采取有效的技術措施，使有限的灌溉水量創造最佳的生產效益和經濟效益。利用節水灌溉技術可以保障農業水資源利用率提升至70%～80%，是促進農業朝著精細灌溉、適時灌溉、高效生產方向發展的必要措施［1］。通過在節水灌溉技術中配合使用先進的遙感技術與自動控制系統，能對灌區用水量進行全程監測預報、自動化管控。

相較于其他發達國家，我國節水灌溉自控技術的應用時間較短，自動化、集成化水平較低。同時，由于各地區的氣候條件、土壤環境和農作物種類存在較大差異，因此需要開發專項決策軟件，對農業生產用水進行集中管控，切實提升節水灌溉自控系統建設與運營的可行性與經濟適用性。

2 節水灌溉自控系統的結構

現階段，節水灌溉自控系統主要運用了計算機技術、通信技術、自動控制技術與生態農業技術等［2］。節水灌溉自控系統采用了集中監測與控制的方式，涵蓋數據采集、監測顯示與控制等子系統。在節水灌溉自控系統的實際運行過程中，使用微機控制機構接收來自傳感器的土壤溫度、濕度等生態因子信號，而后借助灌溉決策系統軟件對這些信號數據進行集中分析，并向單片機發出控制指令，調節實際灌溉期間的各類數值，實現自動節水灌溉目標。節水灌溉自控系統內部包括實時監控、可視軟件、集中控制和水泵控制等模式，可依照農作物的生長狀況以及當地的氣候特征，對灌溉用水參數進行自動化管控，防止水資源浪費。

在節水灌溉自控系統內，還具有微機控制軟件系統、作物栽培專家咨詢系統等先進系統模式。其中，微機控制軟件系統應用了Dephi 語言編程，使計算機與外部設備通信電路能實時通信，為用戶提供更加簡潔的操作界面，可及時發現灌溉系統在運行期間存在的問題，并且對實際灌溉參數進行集中管控，確保農作物始終處于最優化的生長環境。作業栽培專家咨詢系統是節水灌溉自控系統的一項重要功能，當前該系統的操作界面日漸簡化，無須加裝其他特定軟件，就可為用戶提供各類農作物種植技術咨詢服務，如農作物生長環境要求、苗木繁殖、施肥建議等。此系統的應用進一步提升了農業生產水平，使節水灌溉自控系統的應用覆蓋面更廣。

3 節水灌溉自控技術的功能

節水灌溉自控技術可借助傳感器裝置輸送檢測數值，判斷當前的土壤環境狀態，并且對土壤溫度、濕度等數值進行自動化管控，是當前實現節水農業發展目標的重要技術手段之一。

3.1 土壤濕度控制功能

在自控系統內輸入灌溉所需的土壤最低限濕度值，依照傳感器監測數值的具體情況，對灌溉水量與灌溉頻率進行自動化控制［3］。為防止節水灌溉自控系統頻繁啟動，可將土壤濕度控制值誤差調整至最低限濕度值的±2范圍內，使自控系統的適用度更高。

3.2 溫度控制功能

輸入符合農作物生長需求的溫度數值，而后對灌溉區溫度進行實時監測。如果檢測值高于需求值，可自動啟動遮陽網控制器，確保農作物的生長溫度被控制在適宜的范圍內。

3.3 大棚內濕度控制功能

將節水灌溉自控技術應用于大棚種植中，可以對大棚種植環境進行實時管控，調節棚內的溫、濕度參數數值，并在濕度上升的情況下自動開啟棚內排氣窗，使灌溉用水量能維持在合理范圍內，從根本上提升農業水資源利用率。

4 節水灌溉自控技術推廣應用要點

為了確保節水灌溉自控技術能在生態農業發展中發揮重要作用，需要有關部門在節水灌溉自控技術推廣應用過程中做好以下工作。

4.1 遵循因地制宜原則

在節水灌溉自控技術的實際應用中，需要細致分析當地的水資源現狀、地形條件、農作物種植種類與經濟發展水平等因素，確保各地區能滿足節水灌溉自控技術的長期應用要求。將各類灌溉形式與節水灌溉自控系統協調統一，合理設定澆灌次數、澆灌時間及澆灌水量，從根本上提升水資源利用率［4］。

4.2 將節水灌溉自控技術與農藝技術相結合

采取節水灌溉自控技術與農藝技術相結合、常規技術與計算機技術相結合、農業技術與工程技術相結合的技術路線，用邊研究、邊組裝、邊推廣的辦法，針對不同土壤類型和地形條件，不同作物類型和生長發育特性，實施多種智能灌溉技術組合與作物節水生產規程。大田農作物的生產以防滲引水為基礎，以移動噴灌為主線，以智能化檢測指導灌溉為技術突破口，從而保證大田農作物生長全過程用水量最少，以求達到最佳經濟效益。大棚蔬菜生產用水以打井引水為基礎，以微噴灌溉為主線，以簡易智能化測控土壤水分指導蔬菜生產灌溉為重點，從而保證蔬菜生長用少量的水資源，取得較高的經濟效益。對于崗坡地，則以小管徑流灌溉及部分滴灌為主，輔以覆蓋農作物秸稈保水，從而使昔日的崗坡地披上綠裝。

4.3 加大節水灌溉自控技術投入力度

受各地經濟發展條件的制約，我國節水灌溉自控技術尚未實現全面普及，因此，需要制定規范可行的節水灌溉自控技術投入政策，在提升灌溉保障率的同時，減少農業發展水費負擔［5］。節水灌溉自控技術的投入應以國家、集體和農民個體為三大主體形式，采用“三三”投入機制，緩解各主體的經濟壓力。多渠道拓寬節水灌溉自控系統的建設資金，如在基建及房地產開發占地期間，如需變更節水灌溉設施，應對其進行立即補償。在原有基礎上調整農業水價，在秉持促進農業經濟發展根本宗旨的同時，通過適當提升水價來增強農民的節水意識，確保其能積極配合節水灌溉自控系統的建設工作。

4.4 不斷優化節水灌溉自控系統的內部功能

為了從根本上提升節水灌溉自控系統的推廣應用力度，需做好節水灌溉自控技術的優化與完善工作，開發更多能提高水資源利用率的綜合技術。例如，依照國家節水灌溉宏觀決策，設計出節水灌溉自控專家系統、決策支持系統，通過高效應用節水灌溉的各類數據，制定更加可行的節水灌溉方案［6］。擴大農業水資源聯合利用調控覆蓋面，增強節水灌溉自控系統的灌溉回歸水轉化與重復利用功能。針對不同灌溉區域的技術改造方案，對節水灌溉自控系統的實際運行效果進行綜合評估，研發更多節水灌溉新模式，進一步提升農作物灌溉節水潛力，使節水灌溉管理工作能有效開展。

5 結語

將先進的自動控制系統應用在節水灌溉項目中，能對種植區域的土壤溫度、濕度等參數進行統一管控，在為農作物提供良好生存環境的同時，最大限度地控制農業生產用水量。為了確保節水灌溉自控技術能在農業經濟可持續發展中發揮重要作用，相關部門需要做好群眾宣傳工作，落實節水灌溉自控系統推廣項目，擴大節水灌溉自控系統的應用覆蓋面。