节水灌溉自控技术推广应用

张 晁

（甘肃禾盛农业节水有限公司，甘肃 兰州 730010）

据调查，农业生产用水占全国生产生活总用水量的70%，节水灌溉已成为农业发展的必经之路。当前，我国节水灌溉自控技术应用时间较短，但其功能日渐完善，对控制农业用水量、实现精细化灌溉目标意义重大。

1 节水灌溉自控技术推广应用的重要意义

传统的灌溉方式以大水漫灌方式为主，使土壤含水量达到饱和状态后，逐步下渗到土壤底部，满足农作物根系生长需求。此种灌溉方式的水分利用率仅为20%～30%，大量水资源被严重浪费。而使用节水灌溉技术，能切实提高农作物的产量及水资源利用率，缓解农业生产用水压力。

节水灌溉理念于20世纪90年代提出，基本要求是要采取有效的技术措施，使有限的灌溉水量创造最佳的生产效益和经济效益。利用节水灌溉技术可以保障农业水资源利用率提升至70%～80%，是促进农业朝着精细灌溉、适时灌溉、高效生产方向发展的必要措施［1］。通过在节水灌溉技术中配合使用先进的遥感技术与自动控制系统，能对灌区用水量进行全程监测预报、自动化管控。

相较于其他发达国家，我国节水灌溉自控技术的应用时间较短，自动化、集成化水平较低。同时，由于各地区的气候条件、土壤环境和农作物种类存在较大差异，因此需要开发专项决策软件，对农业生产用水进行集中管控，切实提升节水灌溉自控系统建设与运营的可行性与经济适用性。

2 节水灌溉自控系统的结构

现阶段，节水灌溉自控系统主要运用了计算机技术、通信技术、自动控制技术与生态农业技术等［2］。节水灌溉自控系统采用了集中监测与控制的方式，涵盖数据采集、监测显示与控制等子系统。在节水灌溉自控系统的实际运行过程中，使用微机控制机构接收来自传感器的土壤温度、湿度等生态因子信号，而后借助灌溉决策系统软件对这些信号数据进行集中分析，并向单片机发出控制指令，调节实际灌溉期间的各类数值，实现自动节水灌溉目标。节水灌溉自控系统内部包括实时监控、可视软件、集中控制和水泵控制等模式，可依照农作物的生长状况以及当地的气候特征，对灌溉用水参数进行自动化管控，防止水资源浪费。

在节水灌溉自控系统内，还具有微机控制软件系统、作物栽培专家咨询系统等先进系统模式。其中，微机控制软件系统应用了Dephi 语言编程，使计算机与外部设备通信电路能实时通信，为用户提供更加简洁的操作界面，可及时发现灌溉系统在运行期间存在的问题，并且对实际灌溉参数进行集中管控，确保农作物始终处于最优化的生长环境。作业栽培专家咨询系统是节水灌溉自控系统的一项重要功能，当前该系统的操作界面日渐简化，无须加装其他特定软件，就可为用户提供各类农作物种植技术咨询服务，如农作物生长环境要求、苗木繁殖、施肥建议等。此系统的应用进一步提升了农业生产水平，使节水灌溉自控系统的应用覆盖面更广。

3 节水灌溉自控技术的功能

节水灌溉自控技术可借助传感器装置输送检测数值，判断当前的土壤环境状态，并且对土壤温度、湿度等数值进行自动化管控，是当前实现节水农业发展目标的重要技术手段之一。

3.1 土壤湿度控制功能

在自控系统内输入灌溉所需的土壤最低限湿度值，依照传感器监测数值的具体情况，对灌溉水量与灌溉频率进行自动化控制［3］。为防止节水灌溉自控系统频繁启动，可将土壤湿度控制值误差调整至最低限湿度值的±2范围内，使自控系统的适用度更高。

3.2 温度控制功能

输入符合农作物生长需求的温度数值，而后对灌溉区温度进行实时监测。如果检测值高于需求值，可自动启动遮阳网控制器，确保农作物的生长温度被控制在适宜的范围内。

3.3 大棚内湿度控制功能

将节水灌溉自控技术应用于大棚种植中，可以对大棚种植环境进行实时管控，调节棚内的温、湿度参数数值，并在湿度上升的情况下自动开启棚内排气窗，使灌溉用水量能维持在合理范围内，从根本上提升农业水资源利用率。

4 节水灌溉自控技术推广应用要点

为了确保节水灌溉自控技术能在生态农业发展中发挥重要作用，需要有关部门在节水灌溉自控技术推广应用过程中做好以下工作。

4.1 遵循因地制宜原则

在节水灌溉自控技术的实际应用中，需要细致分析当地的水资源现状、地形条件、农作物种植种类与经济发展水平等因素，确保各地区能满足节水灌溉自控技术的长期应用要求。将各类灌溉形式与节水灌溉自控系统协调统一，合理设定浇灌次数、浇灌时间及浇灌水量，从根本上提升水资源利用率［4］。

4.2 将节水灌溉自控技术与农艺技术相结合

采取节水灌溉自控技术与农艺技术相结合、常规技术与计算机技术相结合、农业技术与工程技术相结合的技术路线，用边研究、边组装、边推广的办法，针对不同土壤类型和地形条件，不同作物类型和生长发育特性，实施多种智能灌溉技术组合与作物节水生产规程。大田农作物的生产以防渗引水为基础，以移动喷灌为主线，以智能化检测指导灌溉为技术突破口，从而保证大田农作物生长全过程用水量最少，以求达到最佳经济效益。大棚蔬菜生产用水以打井引水为基础，以微喷灌溉为主线，以简易智能化测控土壤水分指导蔬菜生产灌溉为重点，从而保证蔬菜生长用少量的水资源，取得较高的经济效益。对于岗坡地，则以小管径流灌溉及部分滴灌为主，辅以覆盖农作物秸秆保水，从而使昔日的岗坡地披上绿装。

4.3 加大节水灌溉自控技术投入力度

受各地经济发展条件的制约，我国节水灌溉自控技术尚未实现全面普及，因此，需要制定规范可行的节水灌溉自控技术投入政策，在提升灌溉保障率的同时，减少农业发展水费负担［5］。节水灌溉自控技术的投入应以国家、集体和农民个体为三大主体形式，采用“三三”投入机制，缓解各主体的经济压力。多渠道拓宽节水灌溉自控系统的建设资金，如在基建及房地产开发占地期间，如需变更节水灌溉设施，应对其进行立即补偿。在原有基础上调整农业水价，在秉持促进农业经济发展根本宗旨的同时，通过适当提升水价来增强农民的节水意识，确保其能积极配合节水灌溉自控系统的建设工作。

4.4 不断优化节水灌溉自控系统的内部功能

为了从根本上提升节水灌溉自控系统的推广应用力度，需做好节水灌溉自控技术的优化与完善工作，开发更多能提高水资源利用率的综合技术。例如，依照国家节水灌溉宏观决策，设计出节水灌溉自控专家系统、决策支持系统，通过高效应用节水灌溉的各类数据，制定更加可行的节水灌溉方案［6］。扩大农业水资源联合利用调控覆盖面，增强节水灌溉自控系统的灌溉回归水转化与重复利用功能。针对不同灌溉区域的技术改造方案，对节水灌溉自控系统的实际运行效果进行综合评估，研发更多节水灌溉新模式，进一步提升农作物灌溉节水潜力，使节水灌溉管理工作能有效开展。

5 结语

将先进的自动控制系统应用在节水灌溉项目中，能对种植区域的土壤温度、湿度等参数进行统一管控，在为农作物提供良好生存环境的同时，最大限度地控制农业生产用水量。为了确保节水灌溉自控技术能在农业经济可持续发展中发挥重要作用，相关部门需要做好群众宣传工作，落实节水灌溉自控系统推广项目，扩大节水灌溉自控系统的应用覆盖面。