灌溉预报技术在农业节水中的推广应用

□刘希庆

灌溉预报是一项科学而先进的节水灌溉技术，同时也是一项有效的农业节水管理手段。它类似于“天气预报”，预报内容是农作物的最适宜灌溉时间和灌溉水量。2009年，河北省水利技术试验推广中心在“肥乡县节水灌溉预报示范项目”中，以多年灌溉试验资料和科研成果为支撑，以布设在县内不同区域的监测站点为基础，建立了对土壤-作物-大气实施监测的节水灌溉预报系统，并通过网站、短信、LED屏，发布土壤墒情、灌水时间、灌水量等信息，对指导农民科学灌溉、节水灌溉发挥了重要作用。中央电视台、河北电视台等多家媒体进行了宣传报道，并对其在高效节水、科学抗旱工作中所起的作用给予高度评价。

2014年，河北省开始实施“地下水超采综合治理项目”，邢台、邯郸、衡水、沧州4市大部分县都开始建设节水灌溉测报系统，以科技创新推动科学节水灌溉，提高地下水超采综合治理成效。

1.灌溉预报是一项科学的节水灌溉技术

灌溉预报技术是在有限水资源条件下，根据一系列影响作物需水的因子推求作物最佳灌溉时间和灌溉水量，从而提高水资源的利用效率，保障作物生长和产量。

上世纪80年代，河北省灌溉中心试验站、藁城灌溉试验站以藁城县内8个站点的实测土壤湿度为依据，采用图表法在全县发布灌溉预报信息，指导农民合理灌溉。引起了各大专院校、科研院所的关注，并对预报技术方法和理论基础进行了探讨，在实际生产中不断应用。2010年以来，河北省水利技术试验推广中心在 “肥乡县灌溉预报示范项目”获得成功的基础上，依托小型农田水利重点县项目和互联网技术，在全省10个县推广了节水灌溉预报技术，基本上涵盖了不同的水资源区域，在农业生产中发挥了积极的作用，也积累了丰富的生产经验。

1.1 节水灌溉预报方法

“节水灌溉预报方法”坚持以供定耗和资源型节水的理念，结合土壤墒情、气象资料、作物种类等信息，根据灌溉制度，采用联合国粮农组织(FAO)推荐的“FAO彭曼—蒙特斯”方法计算作物蒸发蒸腾量（ET）,建立灌溉预报模型，推算最适宜的农作物灌溉时间和灌溉水量，做为农业科学节水的重要依据。

该技术通过在全县布设若干个土壤墒情监测站和田间小气候观测站，自动采集田间小气候（空气温度、空气湿度、风速、风向、气压、太阳辐射、降雨量）数据和土壤湿度（20cm、40cm、60cm三层）、地下水埋深、灌溉水量等数据，并通过 Internet无线网络（GPRS）远程汇总到省（县）级管理中心。管理中心自动接收和存储数据，根据土壤类型、灌溉水源、灌溉方式、种植作物以及县域近30年的平均ET0和平均降雨概率、降雨量，动态预测预报作物“ET”和土壤墒情，结合在有限资源条件下非充分灌溉制度，及时、科学预测预报作物适宜灌溉时间、灌溉水量，并及时向广大农户或管理人员发布这些信息。

1.2 节水灌溉预报系统

节水灌溉预报系统是指由一系列软、硬件组成的用于监测、传输、处理、发布与农作物节水灌溉信息相关的综合技术集成。“节水灌溉预报系统”以“节水灌溉预报方法”为基础，由田间监测站点、灌溉预报中心、信息媒体组成，分别负责信息采集、传输、管理、决策支持和信息发布等功能。其系统原理是采用远程监测技术、无线通讯技术和互联网技术，实时监测田间气候、土壤温湿度，按照灌溉预报方法，对土壤墒情、作物最佳灌溉时间和适宜灌溉水量进行实时预测预报，指导农民科学灌溉、节水灌溉。

灌溉预报系统硬件主要包括：土壤水分传感器、温湿度传感器、自动气象站、雨量筒、数据汇聚设备、传输设备、GSM数据卡、LED屏等田间设备，以及服务器、打印机、投影仪等室内设备。其中田间监测设备主要监测田间小气候、土壤温湿度、灌溉水量、地下水位等参数。

灌溉预报系统软件主要包括：节水灌溉预报模型、数据采集传输软件、数据处理分析软件、信息发布软件等。目前灌溉预报软件有单机版和网络版。单机版主要应用于大型农场及庄园，管理上相对独立，网络版可以通过远程登陆的形式进行操作和管理，可供广大农村的种植户、合作社、主管部门或第三方使用。

1.3 节水灌溉预报信息发布

灌溉预报信息可通过网站、显示屏、短信等途径向外发布，广大农民群众及管理者都可以接收，并在实际生产中及时应用。

网站：随着互联网技术的发展和普及，灌溉预报信息如降雨、土壤墒情、动态ET、灌溉时间、灌溉水量等通过专业的网站能快速达到用水户，及时指导农业灌溉。

显示屏：在项目县的监测站点或乡（镇）人群密集的地方安装LED显示大屏，信息可无线传输并滚动播出。农民群众可及时看到，并运用到实际农业灌溉中去。

短信：节水灌溉预报软件在设计中，嵌入了无线短信功能。各种农业节水信息在网站及显示屏传播的同时，可同时通过短信方式发布到有关人员手机中，方便了广大管理者及农民群众及时掌握相关信息。

2.灌溉预报是一项有效的节水灌溉管理手段

灌溉预报虽然是一项先进的节水技术，但只有通过有效的管理，才能充分发挥其作用，因此，也可以说灌溉预报本身就是一项管理措施，属管理节水的范畴。

2.1 明确使用主体和管理责任

近几年来，政府主管部门意识到了“重视工程建设轻视管理水平、重视经济效益轻视社会生态”所带来的效率低下问题，在大搞农村水利基础设施建设的同时，统筹考虑了农业灌溉管理问题，明确提出建立健全完善的农田水利现代化服务体系，及时解决农村水利建设与管理主体缺位、效率低下的问题，保证农村水利工程建得成、管得好、长受益。

灌溉预报系统监测站点分布面广、公益性强，社会效益和生态效益突出，对社会可持续发展意义深远，但与涉及到的众多用户直接利益相关不明显，很难激发广大农民的热情，因此，更需要明确使用主体和管理责任。从实践来看，由县一级水行政主管部门直接管理，委托基层水利站、专业服务组织、农村合作社等组织使用，效果比较好。

2.2 强化技术支持

在各级政府的重视和支持下，经过近些年的大力建设，农田水利设施的现代化进程也在不断加快，农田水利现代化管理水平也在不断提高，各种高科技含量的水利设施和设备不断涌现，覆盖面越来越广，例如,IC卡智能控制系统、微喷灌、墒情监测和灌溉预报、水利信息化等。节水灌溉预报系统涉及农业、水利、气象、土壤、计算机、自动化等多个学科，是农业节水和自动控制相结合的技术，灌溉预报系统的建设，要充分考虑技术保障，聘请专业的技术力量进行维护和管理。

2.3 注重宣传带动和政策引导

通过近几年的运行使用，灌溉预报系统在科学灌溉、节水灌溉中发挥了重要作用，取得了良好效果。2010年12月24日河北电视台农民频道，2011年2月12日中央电视台新闻频道、经济频道，2011年3月22日河北电视台综合频道及河北科技报等多家媒体多次对其进行了报道，并对其在高效节水、科学抗旱工作中所起的作用给予高度评价。目前，国家大力发展现代水利，灌溉预报技术做为农业节水技术的重要内容，有广阔的发展前景。各级部门都应抓住机会，突出重点，制订措施，提高农业现代化进程中的科技水平，为经济社会可持续发展提供保障。

3.发挥灌溉预报技术在农业节水中的作用

为充分发挥节水灌溉预报系统的作用，实现农业灌溉节水目标，省水利厅2014年9月在《关于印发〈地下水超采综合治理水利项目灌溉预报系统建设基本技术要求〉的通知》中，要求各地严格按照相关技术标准来实施和建设。截止目前，邢台、邯郸、衡水、沧州等4个市大部分项目县建设了节水灌溉预报系统，监测站点基本上覆盖了地下水超采区域，监测系统正处在数据调试阶段。

3.1 充分认识灌溉预报的重要意义

2014年开始，国家紧急启动了河北省地下水超采综合治理项目，投入巨资，从工程、农艺、管理等多方面来开展治理行动，以改变因严重缺水所造成的生态、社会、经济等诸多不良局面。2015年10月29日，刚刚闭幕的党的十八届五中全会明确提出：要大力推进农业现代化，加快转变农业发展方式，走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的农业现代化道路。同时，大会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中明确提出：实行最严格的水资源管理制度，以水定产、以水定城，建设节水型社会，建设国家地下水监测系统，开展地下水超采综合治理。农业现代化离不开水利现代化，社会可持续发展离不开水资源的可持续利用，尤其是在我省水资源严重匮乏的形势下，农业节水是必须面对且无法回避的重大问题和课题。灌溉预报系统做为一项科学的农业节水技术和先进的管理方法，通过构建科学的节水灌溉预报网络体系，指导农民适时灌溉，解决农作物生育期灌溉用水总量预测和在有限资源条件下什么时候灌、灌多少水的问题，为有限的水资源和稳定的农业生产搭建了一条科学通道。

3.2 积极探索灌溉预报系统的管理模式

《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》(2011年1号文件)中明确提出：深化小型水利工程产权制度改革，明确所有权和使用权，落实管护主体和责任，对公益性小型水利工程管护经费给予补助，探索社会化和专业化的多种水利工程管理模式。自文件发布以来，各地方政府根据要求制订了一系列相关的文件，在小型农田水利工程建设和管理、基层水利服务体系等方面开展了多种尝试，并取得了一定效果。灌溉预报系统做为一项相对独立的小型农村水利设施，其工程特征与其他水利设施有所不同，更侧重于生态效益和社会效益，着眼于经济社会的可持续发展，广大农民群众直接效益不明显，同时，系统运行和维护需要更为专业的技术力量来支撑，因此，农民无法进行自发管理，建议由县一级水行政主管部门协同相关的技术单位参与共管，或政府购买服务的方式委托第三方代管。

3.3 努力加强灌溉预报系统的运行保障

截止到2013年，依托小型农田水利重点县项目，全省共在除承德、秦皇岛区域外的11个县建设了灌溉预报系统，基本上涵盖了不同的水资源区域和农业种植模式，共有128个监测（站）点的土壤墒情、气象条件、灌溉预报等信息实现了网络监测和发布，科学及时的节水灌溉信息为农民适时、适量灌溉起到了积极的指导作用，对节约水资源、保障粮食安全也起到了一定的保障作用。

2014年以来，邯郸、邢台、衡水、沧州等4个市的38个县建设了灌溉预报系统，包括田间小气候监测站104个，降雨量监测和土壤墒情监测点392个，目前正在调试运行阶段。根据《河北省地下水超采综合治理试点区灌溉预报基本技术要求》，监测站点数据直接传输到省级灌溉预报中心平台，由省级灌溉预报中心进行数据接收和维护。为确保项目功能的实现，河北省水利技术试验推广中心集中了部分科技力量，配置了服务器、通讯网络等软硬件设备，承担了省级灌溉预报中心平台建设，负责监测数据的管理工作。但由于该项目涉及面广、点多，设备分散，监测设备参数校正、硬件保养维护、数据处理分析及软件的升级等工作都需要投入大量的人力、物力，因此，有必要加强灌溉预报系统的运行保障，确保灌溉预报网络系统为我省的节水事业和农业生产发挥出更加重要的作用。□