數(shù)字化信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用

摘" 要：我國是農(nóng)業(yè)大國，但水資源分布不均，導(dǎo)致水資源緊缺，對農(nóng)業(yè)發(fā)展有很大影響。隨著可持續(xù)發(fā)展理念的推進，怎么在有限自然資源基礎(chǔ)上提升水資源利用率，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、經(jīng)濟效益及環(huán)境生態(tài)平衡是目前關(guān)注的熱點問題。數(shù)字信息技術(shù)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域形成智能化的數(shù)字精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)準(zhǔn)確有效的農(nóng)業(yè)灌溉決策，滿足農(nóng)作物不同時期的需水要求以起到節(jié)水目的，提高對農(nóng)業(yè)水資源的利用率。該文概述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析已有的數(shù)字化信息技術(shù)，找出數(shù)字化信息技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用需求，旨在做好農(nóng)業(yè)節(jié)水，促進農(nóng)業(yè)的高效優(yōu)質(zhì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)；節(jié)水灌溉；數(shù)字化；信息技術(shù)；水資源利用

中圖分類號：S274" " " " 文獻標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）15-0019-04

Abstract： China is a major agricultural country， but the uneven distribution of water resources leads to a shortage of water resources， which has a significant impact on agricultural development. With the promotion of the concept of sustainable development， how to improve the utilization rate of water resources on the basis of limited natural resources， promote agricultural production efficiency， economic benefits， and environmental ecological balance is currently a hot topic of concern. Digital information technology is a product of the development of science and technology， which is applied to the field of agricultural water-saving to form smart digital precision agriculture， achieve accurate and effective agricultural irrigation decision-making， meet the water requirements of crops at different periods， achieve water-saving goals， and improve the utilization rate of agricultural water resources. This paper provides an overview of the current research status at home and abroad， analyzes the existing digital information technology， and identifies the system application requirements of digital information technology， in order to do a good job in agricultural water saving and promote the efficient and high quality development of agriculture.

Keywords： agriculture; water-saving irrigation; digitization; information technology; utilization of water resources

農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支持型產(chǎn)業(yè)，在健康可持續(xù)發(fā)展理念下，要做好現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的數(shù)字化發(fā)展[1]。我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)具有人多耕地少及農(nóng)業(yè)成本高、效率低的特點，在生產(chǎn)中常浪費大量的人力和物力，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量不高，且我國的水資源相對較貧乏。在有限的耕地及水資源基礎(chǔ)上怎樣減少資源浪費，提高耕地單位產(chǎn)出率是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的問題，急需尋找解決措施。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，各領(lǐng)域已大量應(yīng)用數(shù)字化信息技術(shù)。農(nóng)業(yè)信息化、智能化成為了農(nóng)業(yè)的必然發(fā)展趨勢，我國農(nóng)業(yè)也將信息化技術(shù)融合到農(nóng)業(yè)發(fā)展中，為農(nóng)業(yè)提供了高效的生產(chǎn)和管理方案，使農(nóng)業(yè)從粗放型向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是基于現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命，把粗放型農(nóng)業(yè)向知識、技術(shù)型現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變。美國和日本將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)認(rèn)定為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)路徑，其發(fā)展技術(shù)已趨于成熟，在各種大型智能化農(nóng)具上應(yīng)用了多種電子監(jiān)控設(shè)備、遠程控制裝置，實現(xiàn)了精密播種、合理施肥及灌溉[2]。

信息化技術(shù)的發(fā)展帶動了現(xiàn)代數(shù)字化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，自動灌溉也隨之發(fā)展，其經(jīng)歷了3個階段。第一是在農(nóng)業(yè)中引入了智能微電腦控制、無線數(shù)據(jù)傳輸、實時自動感應(yīng)等信息技術(shù)，經(jīng)環(huán)境感知、自動控制、機械反饋結(jié)構(gòu)使農(nóng)業(yè)灌溉實現(xiàn)了遠程自動噴水及灌溉控制，提高了灌溉效率；第二是以信息技術(shù)為手段，結(jié)合農(nóng)作物的不同生長階段所需水分?jǐn)?shù)據(jù)，經(jīng)設(shè)計合理灌溉程序改變傳統(tǒng)粗放灌水模式為精確灌溉，實現(xiàn)了精細(xì)化管理，提高了水資源利用率；第三是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，以3G、4G無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及傳感器技術(shù)作為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可對土壤和環(huán)境信息進行遠程感知，輔以遠程診斷系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)效率、節(jié)省了管理維護費用。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉離不開數(shù)字化信息自動控制技術(shù)，經(jīng)傳感器設(shè)備監(jiān)測土壤環(huán)境指標(biāo)，獲得空氣土壤濕度、土壤鹽分等控制參數(shù)實現(xiàn)按需自動供水。數(shù)字化信息技術(shù)的推廣可使水資源獲得緩解，能進一步提高農(nóng)作物的產(chǎn)量及質(zhì)量，減少種植成本。所以，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中，應(yīng)探尋出當(dāng)前農(nóng)業(yè)節(jié)水中的不足，以進一步完善節(jié)水灌溉系統(tǒng)，進行精確化控制，優(yōu)化灌溉效果、促進農(nóng)業(yè)節(jié)水。

1" 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

我國農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)已有數(shù)千年歷史，從楚國的大別山來水，泉河修建蓄水坡塘既防水澇又供灌溉，再到春秋時西門豹的十二渠灌溉農(nóng)田[3]。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水的發(fā)展，灌溉技術(shù)出現(xiàn)了漫灌、噴灌、滴灌、微灌、滲灌、調(diào)虧灌溉和分根交替灌溉。一些農(nóng)業(yè)發(fā)達的國家也研發(fā)了先進的節(jié)水灌溉技術(shù)，使水資源利用率達到了95%。雖然我國也從發(fā)達國家引入了節(jié)水灌溉技術(shù)，但在總灌溉面積中使用率較小，對水資源的利用率僅為50%。導(dǎo)致此現(xiàn)象大致有2個原因：其一是系統(tǒng)投資、運行、維修中需較大的費用投入；其二是系統(tǒng)運行較復(fù)雜、專業(yè)性強，需要專業(yè)人才。所以，當(dāng)前對農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的研究方向是經(jīng)各種方式降低節(jié)水灌溉系統(tǒng)的投入成本及運行費用，以促進節(jié)水技術(shù)的更好發(fā)展。

農(nóng)業(yè)灌溉用水占總用水量比重較大，很多發(fā)達國家研發(fā)出先進智能的節(jié)水灌溉技術(shù)，設(shè)計出的灌溉產(chǎn)品工藝精湛、功能完善。常見的灌溉設(shè)備有中心支軸式噴灌機、平移式噴灌機、固定式管道噴灌機和移動式小型噴灌機等。我國自1950年就開始了輸水灌水系統(tǒng)，也開始使用了發(fā)達國家經(jīng)信息技術(shù)調(diào)制及控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的智能化灌溉系統(tǒng)[4]。最為代表性的是以色列，對灌溉水資源的利用率超過85%，單個項目可達95%，噴灌技術(shù)占總灌溉面積的45%，滴灌技術(shù)占到50%[5]。美國節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)水平也較高，在伊姆皮里和考契拉罐區(qū)都有應(yīng)用信息化電子技術(shù)發(fā)展智能化的灌溉控制系統(tǒng)，包括土壤墑情的監(jiān)測及灌溉預(yù)報自動化管理，以減少輸水損失，提高水資源利用率。澳大利亞也推廣了節(jié)水灌溉技術(shù)，研發(fā)出來基于生物生長補償式微噴頭及地下滴灌技術(shù)T-TAPE滴灌帶，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

21世紀(jì)，無線通信技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，中國科學(xué)院于2002年研發(fā)了SP-1農(nóng)田環(huán)境參數(shù)采集及灌溉精確控制系統(tǒng)，能對農(nóng)田土壤、蒸發(fā)量、地下水位、管道壓力進行自動檢測[6]。2005年，有學(xué)者通過GPRS技術(shù)，自動獲取農(nóng)田環(huán)境參數(shù)，為研究環(huán)境因素對農(nóng)作物生長發(fā)育提供了數(shù)據(jù)支持[7]。從這些發(fā)展看來，發(fā)達國家均是從機器和水力控制發(fā)展到機電一體化，再到計算機、智能化的信息化控制。經(jīng)不斷更新?lián)Q代，節(jié)水灌溉系統(tǒng)的智能化和精確度越來越高。

2" 已有的數(shù)字化信息技術(shù)

為更好地普及信息化技術(shù)系統(tǒng)，需在詳實了解基礎(chǔ)上，實事求是，針對問題進行分析。因每個區(qū)域的具體情況不同，這就要求熟悉成熟的數(shù)字化智能灌溉技術(shù)，以探尋出真正符合我國區(qū)域農(nóng)業(yè)節(jié)水情況。目前，國際上較成熟的數(shù)字智能化灌溉節(jié)水技術(shù)有2種，即專家系統(tǒng)和微機測控技術(shù)。為了甄別2種技術(shù)的特性及何種更適合我國國情，需對其技術(shù)進行比較分析以適合我國農(nóng)業(yè)發(fā)展，促進現(xiàn)代化數(shù)字智能節(jié)水灌溉推進。

2.1" 專家系統(tǒng)技術(shù)

專家系統(tǒng)并不是經(jīng)專家組織處理問題，而是經(jīng)專家建立模擬人腦思維方式系統(tǒng)，經(jīng)知識庫、模型庫、推理機技術(shù)把農(nóng)業(yè)節(jié)水常識知識與專家灌溉管理經(jīng)驗進行歸納總結(jié)，整理出可輸入電腦的數(shù)據(jù)[8]。如農(nóng)作物的生長周期、不同階段需水量、晝夜需量差異、各階段可遇到的病害和解決措施等。經(jīng)一定法則梳理，以信息化形式輸入電腦，便于定量表達及智能決策，以實現(xiàn)針對性的措施。在實際發(fā)揮作用時，僅需把農(nóng)作物相應(yīng)的狀態(tài)輸入計算機，在專家系統(tǒng)得到對應(yīng)的知識，借助計算機里存儲的大量解決措施以產(chǎn)生詳細(xì)做法。這些做法讓我們知道怎么去處理狀況，如灌溉量的增減、灌溉時間轉(zhuǎn)移，根據(jù)指示進行對應(yīng)操作即可。但因?qū)＜蚁到y(tǒng)依據(jù)是一定量的知識，這些知識若改變了地點或位置需進一步調(diào)整，如國外引進的相關(guān)系統(tǒng)其知識儲備不符合我國具體情況，進而需要我們及時調(diào)整這些數(shù)值。若差異較大時，還需對知識進行技術(shù)處理及錄入計算機編寫新的法則。這樣會耗費大量時間，使專家系統(tǒng)存在缺點。所以，在應(yīng)用專家系統(tǒng)時，要合理地看待問題，既要看到優(yōu)點，又要看到缺點，要考慮地域差異對系統(tǒng)的影響，做好差異權(quán)衡。

2.2" 微機測控

相較于專家系統(tǒng)技術(shù)，微機測控節(jié)水技術(shù)更具科學(xué)性，其不再是憑借經(jīng)驗，而是對不同區(qū)域情況進行針對性處理，表現(xiàn)出了較強的科技含量，不但把計算機和傳感器連接起來，還引入了通訊技術(shù)，提高了控制效果。傳感技術(shù)能及時對土壤信息、環(huán)境變化進行及時反應(yīng)，根據(jù)科學(xué)模型分析，并以此調(diào)整灌溉量及灌溉時間，有利于創(chuàng)設(shè)農(nóng)作物生長的有利條件。通訊技術(shù)發(fā)揮著把傳感器產(chǎn)生的結(jié)果傳遞給上機位，無論在何地均可對結(jié)果進行及時分析，輸出灌溉指令，以改變灌溉量及灌溉時間，提高灌溉效果控制。

從2個技術(shù)系統(tǒng)可以看出，專家系統(tǒng)技術(shù)用處更全面，能對出現(xiàn)的狀況及時有效處理，但成本投入較高，對操作中素質(zhì)要求也較高，準(zhǔn)度也不佳。結(jié)合我國當(dāng)前的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉要求，經(jīng)濟性是首要考慮目標(biāo)。因我國水資源緊缺區(qū)域較多，若使用專家系統(tǒng)技術(shù)會引起成本壓力。加之我國技術(shù)人才不充足，無法保障專家系統(tǒng)技術(shù)發(fā)揮該有的作用。微機測控技術(shù)的準(zhǔn)確度較高、技術(shù)應(yīng)用地域跨度大，但也存在成本高問題。所以，可從降低成本入手，增加系統(tǒng)控制范圍，使其地域使用范圍更廣，以減少相應(yīng)的硬件建設(shè)成本，僅需增加傳感器或地間設(shè)備即可實現(xiàn)大區(qū)域范圍的控制，以對節(jié)水灌溉起到推動作用。綜上可知，對農(nóng)業(yè)節(jié)水?dāng)?shù)字化灌溉技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)從3方面進行考慮。其一是經(jīng)濟性，對農(nóng)業(yè)發(fā)展所需設(shè)備而言，經(jīng)濟是基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)投入相應(yīng)較低，若過于昂貴，無法在農(nóng)村地區(qū)推行。成本太高農(nóng)民承受不了，無法發(fā)揮其積極使用性，不利于節(jié)水目的的實現(xiàn)。所以，選擇節(jié)水系統(tǒng)首先要考慮經(jīng)濟性，這也符合我國國情。其二是推廣性，我國的地幅遼闊，農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)域較廣，不同地區(qū)情況不同，所以，對農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的選擇要符合各區(qū)域的發(fā)展實際所需。若無法很好地銜接，導(dǎo)致具體情況不符，影響節(jié)水灌溉的實行。推廣性與實行區(qū)域的地理特征有關(guān)，也和區(qū)域的不同經(jīng)濟負(fù)擔(dān)水平有關(guān)，系統(tǒng)的推廣性需考慮施行效果。其三是回報性，農(nóng)業(yè)如果投入資金較大而僅能發(fā)揮節(jié)水作用，作用較單一，農(nóng)民積極性不會太高。所以，需要考慮回報性，是否能增加農(nóng)作物的產(chǎn)量、促進經(jīng)濟收入，只有不斷滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需求才能激發(fā)出節(jié)水灌溉系統(tǒng)的積極性，使其推廣性更大，才能達到農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉最終目的。

3" 數(shù)字化信息技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用需求

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜多變，農(nóng)作物生長受灌溉、環(huán)境（土壤養(yǎng)分、土壤溫濕度、空氣溫濕度、風(fēng)速、太陽輻射）、病蟲害等多因素影響[9]。為了能及時掌握農(nóng)田和農(nóng)作物的動態(tài)，為管理提供數(shù)據(jù)，需通過信息技術(shù)對農(nóng)田信息進行采集及節(jié)水灌溉系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計出簡單、成本低、易推廣的系統(tǒng)，能實時監(jiān)測土壤和農(nóng)作物灌溉控制參數(shù)，根據(jù)結(jié)果按需、精準(zhǔn)灌溉，以達到高效節(jié)水、高產(chǎn)保質(zhì)的目的。

3.1" 測量參數(shù)

農(nóng)作物種類多樣，對水分需求量不同，按需、精準(zhǔn)灌溉需根據(jù)農(nóng)作物需水特性控制灌溉量，讓土壤含水量符合農(nóng)作物需求。不僅能起到節(jié)水目的，還能促進農(nóng)作物的良好生長，使其優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。對農(nóng)作物而言，土壤含水量不是越多越好，某些農(nóng)作物反而會因水分過多而影響生長，適量、適合的水分才對農(nóng)作物生長有益。實現(xiàn)按需、精準(zhǔn)灌溉，土壤水分測量是主要參數(shù)。水分是天然土壤重要部分，不僅影響土壤物理性質(zhì)，還影響土壤養(yǎng)分溶解、轉(zhuǎn)移、微生物活動，構(gòu)成土壤肥力。準(zhǔn)確掌握土壤水分含量，有利于研究水分動態(tài)變化規(guī)律及空間分布，對適量、適時的灌溉有重要作用。測量水分可分為直接測量和間接測量法。直接法經(jīng)干燥或化學(xué)反應(yīng)測含水量；間接法經(jīng)測量與水分變化有關(guān)物理量間接測量水分含量。實用的土壤水分測量方法包括采土烘干法、電阻法、石膏電極法、中子探測法和負(fù)壓式傳感器法。為了滿足簡單實用、低成本、測量準(zhǔn)確及推廣性廣，負(fù)壓式傳感器法較適用。

3.2" 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

農(nóng)田環(huán)境下，有線通信布線成本高、安裝調(diào)試不便、維護困難。所以，以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行信息自動化采集，合理布置信息采集點，將相關(guān)信息監(jiān)控指示通過傳感器轉(zhuǎn)換為電子信號傳送至控制中心，如水情、雨情、災(zāi)情和水質(zhì)等，實現(xiàn)遠程自動化的遙測及遙控。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)組成有管理節(jié)點、傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點。管理節(jié)點起到傳感器網(wǎng)絡(luò)配置及監(jiān)管作用，發(fā)送控制命令給傳感器節(jié)點，是用戶終端。傳感器節(jié)點有多個，分布在監(jiān)測區(qū)域，對周圍環(huán)境感知及數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點。特點是體型小、功耗低。匯聚節(jié)點對傳感節(jié)點采集的數(shù)據(jù)進行收集，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳至管理節(jié)點。

常見的無線通信技術(shù)有ZigBee、藍牙、UWB超寬帶、WiFi[10]。ZigBee是遠程監(jiān)控及傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，具有短程、自組織、低功耗特點，可嵌入各種設(shè)備。藍牙可取代連接便捷式及固定式設(shè)備電纜，保持通信安全性及低功耗、成本。藍牙系統(tǒng)不僅支持點對點連接，還支持點對多點連接，數(shù)據(jù)傳輸速率能達到1 Mbps，但通信范圍僅在10 m。UWB超寬帶在高速短程通信中應(yīng)用較好，具有高精度測距、高安全性、可擴展性的特點，與藍牙技術(shù)比較，數(shù)據(jù)傳輸速率更高，能達數(shù)百Mbps，可在幾秒內(nèi)交換文件數(shù)據(jù)。WiFi是無線局域網(wǎng)，允許用戶連接到接入點以寬帶上網(wǎng)。其傳輸速度快、傳輸距離遠、與其他業(yè)務(wù)兼容性好、安全性高，可應(yīng)用在各個領(lǐng)域。以上技術(shù)中WiFi的安全性不高，但覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速率快，便于接入外網(wǎng)，適合數(shù)字化智能信息采集及節(jié)水灌溉系統(tǒng)要求。

3.3" 3S技術(shù)

3S是對水資源地理空間分布及信息可視化管理的有效手段。GPS是定位系統(tǒng)；GIS是地理信息系統(tǒng)，優(yōu)勢是能在把水利中各類信息與反映空間位置圖形信息集成為一體，根據(jù)用戶需求進行分析和處理，把各種信息及空間信息結(jié)合起來經(jīng)可視化方式提供給所需者；RS是遙感技術(shù)，被應(yīng)用在土壤和植被旱情的監(jiān)測中，為水資源合理分配及灌溉決策提供有效依據(jù)。

有學(xué)者基于GIS的作物合理灌溉模型設(shè)計關(guān)鍵因素，分析影響因子對水資源作用方法，先確定干旱持續(xù)時間范圍，再分析水資源流量、分布、土壤水分保持、滲透和蒸發(fā)變化情況，最后按理論可用水資源、當(dāng)前所用灌溉方式、灌溉水資源耗損，獲得農(nóng)作物實際所得水量。另有學(xué)者基于地理信息系統(tǒng)灌區(qū)用水管理系統(tǒng)開發(fā)了新思路，分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、模型庫、專題圖庫設(shè)計基礎(chǔ)上，根據(jù)用水管理系統(tǒng)多目標(biāo)特點，探討了GIS的應(yīng)用，提出了發(fā)展預(yù)測，可把系統(tǒng)結(jié)合衛(wèi)星定位GPS，實現(xiàn)精確定位分析，并把人工智能技術(shù)引入系統(tǒng)，使其具有智能性專家決策支持系統(tǒng)[11]。各學(xué)者均認(rèn)為，數(shù)字技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中，可進一步提高水資源利用率。地理信息系統(tǒng)的存儲、管理空間數(shù)據(jù)屬性、空間分析功能能用于農(nóng)業(yè)節(jié)水研究中。當(dāng)前，已有的數(shù)字農(nóng)業(yè)節(jié)水從基礎(chǔ)專業(yè)數(shù)據(jù)庫建立、小型系統(tǒng)應(yīng)用、解決單方面問題基于地理信息系統(tǒng)模型設(shè)計到了一定區(qū)域智能決策建立。

3.4" 控制儀器

控制儀器要有廣泛適用性，盡量簡易化、小型化、易操作、低成本，對土壤墑情實時監(jiān)測，按農(nóng)作物需水特性進行精確灌溉。為做好農(nóng)業(yè)節(jié)水，需精確灌溉，對土壤水分是自動化設(shè)備監(jiān)測的主要參數(shù)。同時也要考慮土壤溫度對農(nóng)作物生長和灌溉的影響，對土壤溫度進行監(jiān)測。土壤水分可經(jīng)負(fù)壓式土壤水分傳感器對土壤水吸力進行測量，土壤溫度可經(jīng)半導(dǎo)體集成精密溫度傳感器LM35進行測量。故數(shù)字化節(jié)水灌溉控制儀器主要工作就是監(jiān)測土壤水分及溫度，根據(jù)土壤水分傳感器及溫度傳感器傳送的信息進行判斷，若土壤缺水就給出控制信號，控制灌溉設(shè)備灌溉，若土壤不缺水就不灌溉或停止灌溉信號。

3.5" 節(jié)水灌溉控制

當(dāng)前，因我國各區(qū)域條件及資金投入差異，農(nóng)業(yè)節(jié)水中裝備的灌溉系統(tǒng)設(shè)備差異較大，有使用電機輸水、水泵加壓、電磁閥控制。若想要使控制系統(tǒng)有通用性，就需給出控制信號能控制不同輸水設(shè)備。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，前述輸水設(shè)備都是經(jīng)電源工作，若在設(shè)備電源線上增設(shè)開關(guān)，經(jīng)控制系統(tǒng)控制開合，控制系統(tǒng)即可控制這些設(shè)備，不僅實現(xiàn)了數(shù)字化技術(shù)控制灌溉，還實現(xiàn)了控制信號的通用性。

選擇節(jié)水灌溉方式時，因不同土壤滲水能力不同，如砂土滲入性較強，粘土滲水能力弱。滲水能力強的灌溉效果能很快顯現(xiàn)，控制儀器能經(jīng)土壤吸水傳感器檢測到土壤含水狀態(tài)，可停止灌溉。對滲水能力弱的，水分無法及時滲入土壤，傳感器檢測出土壤仍缺水，控制儀器會繼續(xù)灌溉，待傳感器測出土壤不缺水時，水量已超出農(nóng)作物所需量，不僅導(dǎo)致水資源浪費，還不利于農(nóng)作物生長。所以，對不同土壤應(yīng)選擇適宜的灌溉方式以達到節(jié)水目的。可在測控儀設(shè)置以下3種灌溉方式。第一種是上下限澆灌，設(shè)定土壤水吸力上、下限值及溫度參數(shù)。測控儀器檢測到土壤水吸力大于上限值，表明農(nóng)作物缺水，控制儀給出信號灌溉。當(dāng)檢測到土壤水吸力低于下限時，表明水分足，會停止灌溉。第二種是延時澆灌。設(shè)定土壤水吸力上限值、延時時間、溫度參數(shù)，當(dāng)檢測到土壤水吸力大于上限值，表明缺水，控制儀給出控制信號澆水，當(dāng)澆水時間達到延時時間t1后表明澆水足，測控儀停止灌溉。第三種是綜合澆灌，設(shè)定土壤水吸力上、下限值及延時時間、溫度參數(shù)。若檢測土壤水吸力大于上限值，表明缺水，控制儀給出信號灌溉，時間達延時時間t1后，停止灌溉待水分深入土壤，時間達t2后再檢測土壤水吸力，若低于下限值說明水足，停止灌溉，若大于下限值表明還需灌溉，則繼續(xù)，時間達t1時停止。再等待、檢測循環(huán)，至土壤水吸力低于下限值。

4" 結(jié)束語

通過綜述可知，在信息化背景下，農(nóng)業(yè)節(jié)水中數(shù)字化信息技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。可提高水資源利用率，促進農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，對推動農(nóng)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展意義重大，需進行不斷的探索研究，以促進農(nóng)業(yè)的不斷提升發(fā)展。

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