农业机械化技术在塑料大棚灌溉中的应用与实践

曾 超

（梅州市农业综合服务中心，广东 梅州 514021）

0 引言

梅州是地处粤北山区的农业大市，2022年全市粮食作物播种面积276.33万亩，同比增长0.4%；粮食产量113.77万t，增长0.1%；蔬菜产量增长5.6%，园林水果产量增长3.5%，茶叶产量增长8.3%，猪肉产量增长5.2%。全市农林牧渔业总产值412.90亿元，同比增长4.7%。其中，农业（种植业）、林业、牧业、渔业、农林牧渔服务业分别增长4.2%、11.9%、4.7%、1.0%、9.3%。

为保障农业生产安全、农产品质量安全、生态环境安全及人民身体健康安全，在塑料大棚中种植农作物逐渐成为人们迫切需要的种植方式，而塑料大棚作为一种重要的温室设施，在保护作物、提高农产品产量和质量等方面发挥着重要作用。灌溉作为农业生产的关键环节之一，对于作物的生长发育和产量效益具有至关重要的影响。因此，如何在塑料大棚中实现高效、智能化的灌溉成为近年来研究的热点。农业机械化技术在塑料大棚灌溉中的应用可以极大地提高灌溉的效率，减少人工劳动成本，并保证作物的水分供给，助力农业现代化进程，提高农业生产效益和可持续发展水平。

1 农业机械化技术在塑料大棚灌溉中的应用优势与挑战

1.1 农业机械化技术在塑料大棚灌溉中的应用优势

1）提高效率。传统的人工灌溉方式需要大量的人力投入和时间消耗，而农业机械化技术可以实现自动化灌溉，减少人力投入，提高工作效率[1]。灌溉设备可以根据预设的灌溉计划进行自主操作，无需人工干预，避免了人为因素的影响，提高了工作效率。

2）节约资源。农业机械化技术能够通过精确控制灌溉量和施肥量来减少水、肥料和能源的消耗。采用自动化灌溉系统，可以根据作物的需水量和生长状态动态调整灌溉量，避免了过度灌溉和浪费。此外，智能施肥系统可以精确计算和配送肥料，避免了过量施肥造成的浪费和环境污染。

3）提高灌溉质量。农业机械化技术可以实现对灌溉过程的精确控制，确保作物获得适量的水分，提高产量和品质。根据作物的生长需求和土壤水分含量，灌溉系统可以实现定量、定时、定向的灌溉，保证作物根系充分吸收水分，减少排水损失和浪费。

4）自动化管理。农业机械化技术可以实现对灌溉系统的自动化管理，包括定时开关、远程监控等功能。通过预设灌溉计划和自动化控制设备，可以实现无人值守的灌溉操作，节省人工管理的成本和工作量。远程监控系统可以实时监测灌溉设备的运行状态和作物生长情况，及时调整灌溉参数，提高管理的便捷性和可靠性。

5）降低劳动强度。农业机械化技术能够减轻农民的劳动强度。传统的人工灌溉工作需要人们长时间弯腰和抬举重物，容易导致劳动者身体损伤。而机械化灌溉可以将重体力劳动转变为机械操作，减少对人体的影响，降低劳动强度。农民只需进行设备的操作和维护即可，减少了体力劳动的负担。

1.2 农业机械化技术在塑料大棚灌溉中面临的挑战

1）技术需求高。农业机械化技术的应用需要农民具备一定的技术知识和操作能力。然而，由于缺乏相关的培训和教育，许多农民对这些技术并不熟悉，难以正确地使用和维护相关设备，这限制了机械化技术的推广和应用。

2）初始投资大。引入农业机械化技术设备需要一定的资金投入。塑料大棚灌溉系统包括水泵、喷灌设备、控制系统等部件，价格较高。对于经济条件较差的农民来说，这意味着很大的负担，他们可能无法承担这些高昂的成本。

3）维护保养困难。农业机械化设备的运行需要定期的维护和保养。然而，农民对于这些设备的维修和保养知识有限，往往难以及时处理设备故障[2]。如果不能及时维修，设备的性能和效率将受到影响，甚至无法正常使用，对灌溉效果造成不利影响。

4）供电不稳定。一些农村地区的电力供应不稳定，经常出现停电或电压不稳等问题。这给农业机械的稳定运行带来了困难。当供电不稳定时，设备的正常工作可能受到干扰，甚至无法正常启动，影响灌溉的效果和作物的生长。

5）缺乏技术支持。农业机械化技术的应用需要科研机构、企业和政府的支持和指导。然而，一些地区缺乏相关的技术支持和服务体系，农民难以获得及时有效的技术支持。这使得农民在使用和维护设备时面临困惑和困难，限制了机械化技术在塑料大棚灌溉中的广泛应用。

2 农业机械化技术在塑料大棚灌溉中的应用实践

2.1 自动化定时灌溉系统的应用实践

自动化定时灌溉系统的应用实践对于塑料大棚内的小范围作物生产有着重要的意义。该系统通过预先设置好的时间和灌溉周期，能够自动启动和停止灌溉设备，实现对作物的定时供水。以蔬菜种植为例，在蔬菜种植过程中，不同种类的蔬菜在不同生长阶段的需水量是有差异的。应用自动化定时灌溉系统，农民可以根据这些需水量差异进行科学灌溉，提高作物的产量和品质。

首先，农民可以根据不同蔬菜的需水量设置不同的灌溉周期和灌溉时间。例如，某些蔬菜在生长初期需要较少的水分，就可以设置较长的灌溉周期，减少过度灌溉造成的浪费[3]。而在蔬菜生长期逐渐增长的时候，可以缩短灌溉周期，保证作物能够获得足够的水分供应。

其次，自动化定时灌溉系统还可以通过传感器实时监测土壤湿度，以确保灌溉的准确性和精度。当土壤湿度低于预设的阈值时，系统会自动启动灌溉设备进行补水，保持土壤湿度在适宜范围内，这样可以避免因土壤干旱而导致作物生长不良或减产的情况。

再次，在实际应用中，自动化定时灌溉系统能够显著提高灌溉的效率和准确性，避免了传统人工灌溉中由于人为因素带来的供水不均匀等问题。传统的人工灌溉方式容易出现人为判断不准确、灌溉时间不均匀的情况，而自动化定时灌溉系统可以确保以科学的参数进行灌溉，使得作物能够得到更加准确和稳定的供水。

最后，自动化定时灌溉系统还对节约水资源起到了积极的作用。根据作物需水量和生长状况合理调整灌溉参数，避免了过量灌溉和水资源的浪费。相比于传统的人工灌溉方式，自动化定时灌溉系统能够更加精确地控制用水量，从而节约大量的水资源。

2.2 微喷灌溉技术的应用实践

微喷灌溉技术是一种注重节水的灌溉方式，适用于塑料大棚内的大范围作物种植。该技术通过微喷头将水以微小的水滴形式均匀喷洒在作物的叶面和根系周围，达到节水、保湿、抗旱的效果。微喷灌溉技术作为一种注重节水的灌溉方式，在塑料大棚内的大范围作物种植中得到了广泛应用。假设农民种植了一片蔬菜作物，如番茄。为了提高作物的产量和品质，采用了微喷灌溉技术[4]。农民在整个大棚内布置了均匀分布的微喷头。这些微喷头通过水管与压力控制装置连接起来，可以根据需要调整喷射角度和强度。在番茄作物的生长区域，微喷头以微小的水滴形式将水喷洒在叶面和根系周围。通过微喷灌溉技术的应用，农民实现了以下效果：

1）节水。微喷头设计使得水滴大小均匀，水分更容易被土壤吸收，减少水分蒸发损失。相比于传统的喷洒式灌溉，微喷灌溉可以大幅度降低水的使用量，节约宝贵的水资源。

2）均匀灌溉。微喷头的喷射角度和喷射范围可根据番茄作物的需水量和生长情况进行调整。这样可以保证作物根系和叶面都能得到适量的水分。

3）保湿抗旱。微喷灌溉技术可以提高塑料大棚内的湿度，减少作物叶片的蒸腾速率。这有利于作物在干旱环境下保持水分，提高其对干旱的适应能力，降低植株的水分蒸发损失。

4）灌溉控制。微喷灌溉技术可以与定时灌溉系统相结合，实现更精准的灌溉控制。农民可以根据番茄作物的需水量和生长阶段，设定合适的灌溉时间和频率。这样可以使灌溉更加科学和高效，避免了过量或不足的灌溉导致的生长问题。通过微喷灌溉技术的应用，农民成功提高了番茄作物的生产效益，节约了水资源，减少了浪费，同时减轻了环境污染问题。番茄作物也在适宜的生长环境下得到了充分的供水，提高了产量和品质。这样的灌溉方式不仅对农民的经济效益有利，也符合可持续农业的发展理念和水资源的合理利用要求。

2.3 遥控技术在灌溉中的应用实践

通过遥控技术，农民可以远程监控和控制灌溉设备，实现对灌溉系统的智能化管理。假设农民在塑料大棚内种植蔬菜作物，使用遥控技术进行灌溉管理，安装了土壤湿度和温度传感器，并通过手机App进行远程监测和控制。

首先，通过手机App获取实时的土壤湿度和温度数据，农民可以及时了解到作物生长环境的情况。当农民发现土壤湿度过低时，说明作物需要进行灌溉补水。借助遥控技术，农民可以远程启动水泵，将适量的水分送入灌溉系统，满足作物的灌溉需求。农民不必亲临塑料大棚即可监测到土壤湿度，并能随时对灌溉设备进行控制。这样不仅提高了工作的便捷性，还可以避免因地理位置限制或其他工作安排导致的延迟灌溉问题。农民只需打开手机App，就能在任何时间和地点进行灌溉管理。通过远程启动水泵，农民可以精确控制灌溉水量，避免水资源浪费。农民还可以根据土壤湿度实时数据，调整灌溉时间和灌溉量，以达到最佳的灌溉效果。

其次，遥控技术在灌溉中的应用，可以帮助农民实现对灌溉设备的远程控制，以调整喷灌头的位置和角度，从而改善灌溉的均匀性和效果。当农民发现蔬菜生长情况不均时，可以通过手机App远程控制灌溉设备，调整喷灌头的位置和角度，使灌溉水分更加均匀地分布于作物根区。有些蔬菜可能需要更多的水分，而有些蔬菜则需要较少的水分。通过灌溉设备的远程调整，可以满足不同蔬菜的灌溉需求，促进作物的健康生长。农民可以根据实时的灌溉需求和作物生长情况，通过手机App随时进行调整，确保灌溉水分的准确配送，不仅提高了工作的便捷性和灵活性，还可以优化灌溉效果，提高作物的产量和质量。农民可以根据实际情况进行精细化的灌溉管理，减少水资源的浪费，提高农业生产的效益和可持续性。

最后，遥控技术结合数据分析和算法优化，可以实现智能化的灌溉决策，提高灌溉效果和水资源利用效率。通过收集历史数据和环境变量（如气温、湿度、降雨量等），系统可以建立预测模型，利用机器学习算法对未来一段时间的天气状况和作物生长情况进行预测。这些预测结果可以为农民提供决策依据，帮助他们了解未来的灌溉需求。基于预测结果，系统可以自动调整灌溉方案[5]。通过遥控技术，农民可以远程控制灌溉设备，根据系统提供的智能化决策，调整喷灌头的位置、角度和水量，以满足作物的实际需求。系统可以根据作物的生长阶段、土壤水分状况和预测的天气情况等因素，精确计算所需的灌溉量，避免过度或不足灌溉的问题。系统还可以实时监测土壤水分含量，并将其与设定的目标值进行比较。当土壤水分过低时，系统可以自动发送警报提醒农民灌溉；当土壤水分过高时，系统可以自动停止灌溉，避免浪费水资源[6-7]。

2.4 温室监控系统在灌溉中的应用实践

温室监控系统在灌溉中的应用具有重要意义，假设温室内种植了蔬菜作物，如土豆。温室监控系统可以通过传感器实时监测温度、湿度和光照强度等环境参数。当温室内温度过高时，温室监控系统会自动启动通风设备，例如风机或窗户，将热空气排出，以降低温度。这样可以避免高温对土豆的生长造成不利影响，并保持适宜的生长环境[8]。同时，温室监控系统还可以监测土壤湿度，并根据土豆的需水量自动控制灌溉设备，如滴灌系统或喷灌系统。当土壤湿度低于设定的阈值时，系统会自动启动灌溉设备进行补水，确保土豆作物获得足够的水分供给。避免了因过量或不足的灌溉而导致的土壤水分失衡，进而影响土豆的生长和产量[9]。此外，温室监控系统还可与光照传感器结合使用，实现对温室内光照强度的监测和调节。

土豆作物对光照的需求较高，光照不足会影响其光合作用和生长发育。温室监控系统可以通过光照传感器实时监测温室内的光照强度，当光照不足时，系统会自动调整遮阳网的开启程度，以保证土豆作物获得适宜的光照条件。这样可以提高土豆的光合作用效率，促进其生长，增加产量。通过温室监控系统的实时监测和自动调节，农民可以及时了解温室内的环境变化，并根据历史数据和趋势图表进行相应的调整和优化。例如，根据记录的历史数据分析，农民可以对灌溉方案进行调整，选择更加适宜的供水时段和灌溉量，以提高土豆作物的生长效果和产量。这样的精确灌溉管理和环境调节，能够显著提高农业生产效率和土豆品质，为农民带来经济效益和可持续发展的机会[10]。

3 结语

综上所述，农业机械化技术在塑料大棚灌溉中的应用具有重要意义。通过自动化定时灌溉系统、微喷灌溉技术、遥控技术和温室监控系统的应用，可以实现灌溉过程的智能化、精确化和高效化，提高作物的产量和品质，降低劳动力成本，节约水资源，促进农业的可持续发展。然而，在农业机械化技术应用实践中，需要根据实际情况进行调整和优化，考虑到作物品种、生长环境、当地气候条件等因素，农民在选择和应用农业机械化技术时，应综合考虑经济效益、环境效益和社会效益，科学合理地进行灌溉管理，以实现农业生产的可持续发展目标。