農業機械化技術在塑料大棚灌溉中的應用與實踐

曾 超

（梅州市農業綜合服務中心，廣東 梅州 514021）

0 引言

梅州是地處粵北山區的農業大市，2022年全市糧食作物播種面積276.33萬畝，同比增長0.4%；糧食產量113.77萬t，增長0.1%；蔬菜產量增長5.6%，園林水果產量增長3.5%，茶葉產量增長8.3%，豬肉產量增長5.2%。全市農林牧漁業總產值412.90億元，同比增長4.7%。其中，農業（種植業）、林業、牧業、漁業、農林牧漁服務業分別增長4.2%、11.9%、4.7%、1.0%、9.3%。

為保障農業生產安全、農產品質量安全、生態環境安全及人民身體健康安全，在塑料大棚中種植農作物逐漸成為人們迫切需要的種植方式，而塑料大棚作為一種重要的溫室設施，在保護作物、提高農產品產量和質量等方面發揮著重要作用。灌溉作為農業生產的關鍵環節之一，對于作物的生長發育和產量效益具有至關重要的影響。因此，如何在塑料大棚中實現高效、智能化的灌溉成為近年來研究的熱點。農業機械化技術在塑料大棚灌溉中的應用可以極大地提高灌溉的效率，減少人工勞動成本，并保證作物的水分供給，助力農業現代化進程，提高農業生產效益和可持續發展水平。

1 農業機械化技術在塑料大棚灌溉中的應用優勢與挑戰

1.1 農業機械化技術在塑料大棚灌溉中的應用優勢

1）提高效率。傳統的人工灌溉方式需要大量的人力投入和時間消耗，而農業機械化技術可以實現自動化灌溉，減少人力投入，提高工作效率[1]。灌溉設備可以根據預設的灌溉計劃進行自主操作，無需人工干預，避免了人為因素的影響，提高了工作效率。

2）節約資源。農業機械化技術能夠通過精確控制灌溉量和施肥量來減少水、肥料和能源的消耗。采用自動化灌溉系統，可以根據作物的需水量和生長狀態動態調整灌溉量，避免了過度灌溉和浪費。此外，智能施肥系統可以精確計算和配送肥料，避免了過量施肥造成的浪費和環境污染。

3）提高灌溉質量。農業機械化技術可以實現對灌溉過程的精確控制，確保作物獲得適量的水分，提高產量和品質。根據作物的生長需求和土壤水分含量，灌溉系統可以實現定量、定時、定向的灌溉，保證作物根系充分吸收水分，減少排水損失和浪費。

4）自動化管理。農業機械化技術可以實現對灌溉系統的自動化管理，包括定時開關、遠程監控等功能。通過預設灌溉計劃和自動化控制設備，可以實現無人值守的灌溉操作，節省人工管理的成本和工作量。遠程監控系統可以實時監測灌溉設備的運行狀態和作物生長情況，及時調整灌溉參數，提高管理的便捷性和可靠性。

5）降低勞動強度。農業機械化技術能夠減輕農民的勞動強度。傳統的人工灌溉工作需要人們長時間彎腰和抬舉重物，容易導致勞動者身體損傷。而機械化灌溉可以將重體力勞動轉變為機械操作，減少對人體的影響，降低勞動強度。農民只需進行設備的操作和維護即可，減少了體力勞動的負擔。

1.2 農業機械化技術在塑料大棚灌溉中面臨的挑戰

1）技術需求高。農業機械化技術的應用需要農民具備一定的技術知識和操作能力。然而，由于缺乏相關的培訓和教育，許多農民對這些技術并不熟悉，難以正確地使用和維護相關設備，這限制了機械化技術的推廣和應用。

2）初始投資大。引入農業機械化技術設備需要一定的資金投入。塑料大棚灌溉系統包括水泵、噴灌設備、控制系統等部件，價格較高。對于經濟條件較差的農民來說，這意味著很大的負擔，他們可能無法承擔這些高昂的成本。

3）維護保養困難。農業機械化設備的運行需要定期的維護和保養。然而，農民對于這些設備的維修和保養知識有限，往往難以及時處理設備故障[2]。如果不能及時維修，設備的性能和效率將受到影響，甚至無法正常使用，對灌溉效果造成不利影響。

4）供電不穩定。一些農村地區的電力供應不穩定，經常出現停電或電壓不穩等問題。這給農業機械的穩定運行帶來了困難。當供電不穩定時，設備的正常工作可能受到干擾，甚至無法正常啟動，影響灌溉的效果和作物的生長。

5）缺乏技術支持。農業機械化技術的應用需要科研機構、企業和政府的支持和指導。然而，一些地區缺乏相關的技術支持和服務體系，農民難以獲得及時有效的技術支持。這使得農民在使用和維護設備時面臨困惑和困難，限制了機械化技術在塑料大棚灌溉中的廣泛應用。

2 農業機械化技術在塑料大棚灌溉中的應用實踐

2.1 自動化定時灌溉系統的應用實踐

自動化定時灌溉系統的應用實踐對于塑料大棚內的小范圍作物生產有著重要的意義。該系統通過預先設置好的時間和灌溉周期，能夠自動啟動和停止灌溉設備，實現對作物的定時供水。以蔬菜種植為例，在蔬菜種植過程中，不同種類的蔬菜在不同生長階段的需水量是有差異的。應用自動化定時灌溉系統，農民可以根據這些需水量差異進行科學灌溉，提高作物的產量和品質。

首先，農民可以根據不同蔬菜的需水量設置不同的灌溉周期和灌溉時間。例如，某些蔬菜在生長初期需要較少的水分，就可以設置較長的灌溉周期，減少過度灌溉造成的浪費[3]。而在蔬菜生長期逐漸增長的時候，可以縮短灌溉周期，保證作物能夠獲得足夠的水分供應。

其次，自動化定時灌溉系統還可以通過傳感器實時監測土壤濕度，以確保灌溉的準確性和精度。當土壤濕度低于預設的閾值時，系統會自動啟動灌溉設備進行補水，保持土壤濕度在適宜范圍內，這樣可以避免因土壤干旱而導致作物生長不良或減產的情況。

再次，在實際應用中，自動化定時灌溉系統能夠顯著提高灌溉的效率和準確性，避免了傳統人工灌溉中由于人為因素帶來的供水不均勻等問題。傳統的人工灌溉方式容易出現人為判斷不準確、灌溉時間不均勻的情況，而自動化定時灌溉系統可以確保以科學的參數進行灌溉，使得作物能夠得到更加準確和穩定的供水。

最后，自動化定時灌溉系統還對節約水資源起到了積極的作用。根據作物需水量和生長狀況合理調整灌溉參數，避免了過量灌溉和水資源的浪費。相比于傳統的人工灌溉方式，自動化定時灌溉系統能夠更加精確地控制用水量，從而節約大量的水資源。

2.2 微噴灌溉技術的應用實踐

微噴灌溉技術是一種注重節水的灌溉方式，適用于塑料大棚內的大范圍作物種植。該技術通過微噴頭將水以微小的水滴形式均勻噴灑在作物的葉面和根系周圍，達到節水、保濕、抗旱的效果。微噴灌溉技術作為一種注重節水的灌溉方式，在塑料大棚內的大范圍作物種植中得到了廣泛應用。假設農民種植了一片蔬菜作物，如番茄。為了提高作物的產量和品質，采用了微噴灌溉技術[4]。農民在整個大棚內布置了均勻分布的微噴頭。這些微噴頭通過水管與壓力控制裝置連接起來，可以根據需要調整噴射角度和強度。在番茄作物的生長區域，微噴頭以微小的水滴形式將水噴灑在葉面和根系周圍。通過微噴灌溉技術的應用，農民實現了以下效果：

1）節水。微噴頭設計使得水滴大小均勻，水分更容易被土壤吸收，減少水分蒸發損失。相比于傳統的噴灑式灌溉，微噴灌溉可以大幅度降低水的使用量，節約寶貴的水資源。

2）均勻灌溉。微噴頭的噴射角度和噴射范圍可根據番茄作物的需水量和生長情況進行調整。這樣可以保證作物根系和葉面都能得到適量的水分。

3）保濕抗旱。微噴灌溉技術可以提高塑料大棚內的濕度，減少作物葉片的蒸騰速率。這有利于作物在干旱環境下保持水分，提高其對干旱的適應能力，降低植株的水分蒸發損失。

4）灌溉控制。微噴灌溉技術可以與定時灌溉系統相結合，實現更精準的灌溉控制。農民可以根據番茄作物的需水量和生長階段，設定合適的灌溉時間和頻率。這樣可以使灌溉更加科學和高效，避免了過量或不足的灌溉導致的生長問題。通過微噴灌溉技術的應用，農民成功提高了番茄作物的生產效益，節約了水資源，減少了浪費，同時減輕了環境污染問題。番茄作物也在適宜的生長環境下得到了充分的供水，提高了產量和品質。這樣的灌溉方式不僅對農民的經濟效益有利，也符合可持續農業的發展理念和水資源的合理利用要求。

2.3 遙控技術在灌溉中的應用實踐

通過遙控技術，農民可以遠程監控和控制灌溉設備，實現對灌溉系統的智能化管理。假設農民在塑料大棚內種植蔬菜作物，使用遙控技術進行灌溉管理，安裝了土壤濕度和溫度傳感器，并通過手機App進行遠程監測和控制。

首先，通過手機App獲取實時的土壤濕度和溫度數據，農民可以及時了解到作物生長環境的情況。當農民發現土壤濕度過低時，說明作物需要進行灌溉補水。借助遙控技術，農民可以遠程啟動水泵，將適量的水分送入灌溉系統，滿足作物的灌溉需求。農民不必親臨塑料大棚即可監測到土壤濕度，并能隨時對灌溉設備進行控制。這樣不僅提高了工作的便捷性，還可以避免因地理位置限制或其他工作安排導致的延遲灌溉問題。農民只需打開手機App，就能在任何時間和地點進行灌溉管理。通過遠程啟動水泵，農民可以精確控制灌溉水量，避免水資源浪費。農民還可以根據土壤濕度實時數據，調整灌溉時間和灌溉量，以達到最佳的灌溉效果。

其次，遙控技術在灌溉中的應用，可以幫助農民實現對灌溉設備的遠程控制，以調整噴灌頭的位置和角度，從而改善灌溉的均勻性和效果。當農民發現蔬菜生長情況不均時，可以通過手機App遠程控制灌溉設備，調整噴灌頭的位置和角度，使灌溉水分更加均勻地分布于作物根區。有些蔬菜可能需要更多的水分，而有些蔬菜則需要較少的水分。通過灌溉設備的遠程調整，可以滿足不同蔬菜的灌溉需求，促進作物的健康生長。農民可以根據實時的灌溉需求和作物生長情況，通過手機App隨時進行調整，確保灌溉水分的準確配送，不僅提高了工作的便捷性和靈活性，還可以優化灌溉效果，提高作物的產量和質量。農民可以根據實際情況進行精細化的灌溉管理，減少水資源的浪費，提高農業生產的效益和可持續性。

最后，遙控技術結合數據分析和算法優化，可以實現智能化的灌溉決策，提高灌溉效果和水資源利用效率。通過收集歷史數據和環境變量（如氣溫、濕度、降雨量等），系統可以建立預測模型，利用機器學習算法對未來一段時間的天氣狀況和作物生長情況進行預測。這些預測結果可以為農民提供決策依據，幫助他們了解未來的灌溉需求。基于預測結果，系統可以自動調整灌溉方案[5]。通過遙控技術，農民可以遠程控制灌溉設備，根據系統提供的智能化決策，調整噴灌頭的位置、角度和水量，以滿足作物的實際需求。系統可以根據作物的生長階段、土壤水分狀況和預測的天氣情況等因素，精確計算所需的灌溉量，避免過度或不足灌溉的問題。系統還可以實時監測土壤水分含量，并將其與設定的目標值進行比較。當土壤水分過低時，系統可以自動發送警報提醒農民灌溉；當土壤水分過高時，系統可以自動停止灌溉，避免浪費水資源[6-7]。

2.4 溫室監控系統在灌溉中的應用實踐

溫室監控系統在灌溉中的應用具有重要意義，假設溫室內種植了蔬菜作物，如土豆。溫室監控系統可以通過傳感器實時監測溫度、濕度和光照強度等環境參數。當溫室內溫度過高時，溫室監控系統會自動啟動通風設備，例如風機或窗戶，將熱空氣排出，以降低溫度。這樣可以避免高溫對土豆的生長造成不利影響，并保持適宜的生長環境[8]。同時，溫室監控系統還可以監測土壤濕度，并根據土豆的需水量自動控制灌溉設備，如滴灌系統或噴灌系統。當土壤濕度低于設定的閾值時，系統會自動啟動灌溉設備進行補水，確保土豆作物獲得足夠的水分供給。避免了因過量或不足的灌溉而導致的土壤水分失衡，進而影響土豆的生長和產量[9]。此外，溫室監控系統還可與光照傳感器結合使用，實現對溫室內光照強度的監測和調節。

土豆作物對光照的需求較高，光照不足會影響其光合作用和生長發育。溫室監控系統可以通過光照傳感器實時監測溫室內的光照強度，當光照不足時，系統會自動調整遮陽網的開啟程度，以保證土豆作物獲得適宜的光照條件。這樣可以提高土豆的光合作用效率，促進其生長，增加產量。通過溫室監控系統的實時監測和自動調節，農民可以及時了解溫室內的環境變化，并根據歷史數據和趨勢圖表進行相應的調整和優化。例如，根據記錄的歷史數據分析，農民可以對灌溉方案進行調整，選擇更加適宜的供水時段和灌溉量，以提高土豆作物的生長效果和產量。這樣的精確灌溉管理和環境調節，能夠顯著提高農業生產效率和土豆品質，為農民帶來經濟效益和可持續發展的機會[10]。

3 結語

綜上所述，農業機械化技術在塑料大棚灌溉中的應用具有重要意義。通過自動化定時灌溉系統、微噴灌溉技術、遙控技術和溫室監控系統的應用，可以實現灌溉過程的智能化、精確化和高效化，提高作物的產量和品質，降低勞動力成本，節約水資源，促進農業的可持續發展。然而，在農業機械化技術應用實踐中，需要根據實際情況進行調整和優化，考慮到作物品種、生長環境、當地氣候條件等因素，農民在選擇和應用農業機械化技術時，應綜合考慮經濟效益、環境效益和社會效益，科學合理地進行灌溉管理，以實現農業生產的可持續發展目標。