農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

摘要：中國(guó)水資源緊缺，必須對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)調(diào)控，以保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，信息、通訊、傳感等技術(shù)不斷創(chuàng)新突破和融合應(yīng)用，將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了有利條件。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化管控是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及傳感器技術(shù)為一體的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化自動(dòng)灌溉技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田灌溉的遠(yuǎn)程監(jiān)控，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，最大限度地提高了灌溉用水的利用率。該文闡述了灌溉自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水中的重要作用，并對(duì)其發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析，提出了應(yīng)用策略，以期推動(dòng)國(guó)家農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)灌溉；節(jié)水灌溉；自動(dòng)化技術(shù)中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，采用自動(dòng)節(jié)水灌溉技術(shù)進(jìn)行農(nóng)作物生產(chǎn)已成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)為解決中國(guó)水資源短缺問(wèn)題提供了有效途徑，對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。但要提高農(nóng)業(yè)節(jié)水效率，僅僅依靠節(jié)水設(shè)備和節(jié)水技術(shù)很難達(dá)到效果。要在水資源開(kāi)發(fā)利用、灌溉技術(shù)和設(shè)備、灌區(qū)自然環(huán)境、土壤質(zhì)量等方面綜合考慮，采用科學(xué)的方法，綜合研判各種影響因素，從整體上選擇最佳的灌溉方式。因此，要重視節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的開(kāi)發(fā)，加大對(duì)節(jié)水設(shè)備的投入，大力推廣和應(yīng)用節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)。1農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)由中央控制計(jì)算機(jī)、傳感器、電磁閥、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等部件組成。它的工作原理是根據(jù)作物的實(shí)際生長(zhǎng)狀況，制定出科學(xué)、規(guī)范的灌溉資料，然后由傳感器將分析的結(jié)果傳遞到中央控制系統(tǒng)，確認(rèn)灌溉數(shù)據(jù)后進(jìn)行灌溉。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)實(shí)際灌溉水量與系統(tǒng)設(shè)置值不一致時(shí)，會(huì)自動(dòng)終止灌溉。節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)越性是明顯的。一是操作簡(jiǎn)單，多數(shù)農(nóng)民知識(shí)水平和能力有限，太過(guò)復(fù)雜的自動(dòng)化技術(shù)不能被他們快速掌握，因此，灌溉自動(dòng)化技術(shù)的安裝和應(yīng)用必須盡量簡(jiǎn)化，便于操作；二是由于農(nóng)業(yè)節(jié)水自動(dòng)化技術(shù)在灌溉過(guò)程中會(huì)用到大量的化學(xué)殺蟲(chóng)劑，因此，設(shè)備必須具有良好的耐腐蝕性能，確保各個(gè)部件都能正常工作；三是節(jié)水灌溉自動(dòng)化裝置必須具有自動(dòng)調(diào)整功能，能夠根據(jù)作物的不同狀況，將需要的化肥和水進(jìn)行調(diào)配，以減少生產(chǎn)人員的工作量。2農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)的種類(lèi)2.1

微噴技術(shù)微噴技術(shù)是一種新型的全自動(dòng)節(jié)水灌溉技術(shù)，是基于滴灌技術(shù)的一種改良技術(shù)，包括地插和吊掛兩種，該技術(shù)更適用于溫室內(nèi)的作物灌溉。與常規(guī)農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)比較，采用微噴技術(shù)可以高效地節(jié)省水資源。然而，微噴技術(shù)所需設(shè)備的安裝費(fèi)用很高，在日常操作中也要注意保養(yǎng)，因此，安裝微噴裝置的工人必須具備一定的技術(shù)水平。與滴灌技術(shù)、噴灌技術(shù)比較，微噴技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用和成本效益方面都較差，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。2.2

滴灌技術(shù)滴灌技術(shù)是一種通過(guò)在農(nóng)田中鋪設(shè)塑料管來(lái)灌溉的方法，這種方法可以將水輸送到作物的根部。目前，滴灌技術(shù)是最有效的節(jié)水技術(shù)，通過(guò)這種方法來(lái)灌溉，既能保證土壤在生產(chǎn)中的穩(wěn)定性和品質(zhì)，還可以提高水資源利用率達(dá)到90%以上。采用滴灌技術(shù)進(jìn)行田間灌溉，其優(yōu)點(diǎn)是效果好，操作簡(jiǎn)便。在耕種之前，先在耕種土地上鋪設(shè)塑料管。在灌溉過(guò)程中，農(nóng)民只需根據(jù)作物的實(shí)際生長(zhǎng)狀況，對(duì)預(yù)先埋設(shè)的塑料管道進(jìn)行調(diào)節(jié)，就可以進(jìn)行灌溉作業(yè)。但是，因?yàn)榈喂嘞到y(tǒng)中塑料管的直徑一般都比較小，而且隨著時(shí)間的推移，會(huì)造成管道堵塞，影響作物的生長(zhǎng)，從而降低農(nóng)戶(hù)的經(jīng)濟(jì)收入。所以，在采用滴灌技術(shù)時(shí)，應(yīng)注重管道的清洗、疏通，并預(yù)先過(guò)濾灌溉系統(tǒng)內(nèi)的農(nóng)業(yè)用水，以保證灌溉網(wǎng)絡(luò)的通暢。2.3

噴灌技術(shù)噴灌技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的一種節(jié)水灌溉技術(shù)，是將農(nóng)業(yè)用水通過(guò)高壓噴射到空中，然后在空氣中形成細(xì)小的水珠，均勻地灑在農(nóng)田上，從而起到灌溉作用。與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉相比，噴灌占地面積小，并可提高農(nóng)業(yè)用水的實(shí)際利用率，從而保證農(nóng)業(yè)節(jié)水的實(shí)用效果，適于多種作物栽培。但在實(shí)際應(yīng)用中要注意，噴灌技術(shù)的投資會(huì)很大，而且要考慮到風(fēng)向和風(fēng)速，以免被風(fēng)吹得偏離灌區(qū)，從而影響灌溉效率。2.4

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用策略2.4.1創(chuàng)新農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的自動(dòng)化技術(shù)要確保農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，必須強(qiáng)化創(chuàng)新觀念，為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造有利的環(huán)境。一是政府應(yīng)在政策上加大對(duì)技術(shù)研發(fā)的支持力度，一方面要對(duì)技術(shù)研發(fā)人員進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)助，另一方面要減輕科研經(jīng)費(fèi)投入方面的壓力。二是要擴(kuò)大資金來(lái)源，吸引外部資金，防止資金不足，制約科研進(jìn)程。此外，政府應(yīng)充分利用信息收集和處理的優(yōu)勢(shì)，重視引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，并根據(jù)研究隊(duì)伍的實(shí)際情況，提供人力、物力、資金等方面的支持。三是處理好融資企業(yè)和技術(shù)團(tuán)隊(duì)的對(duì)接。融資企業(yè)要掌握整個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，搜集客戶(hù)對(duì)技術(shù)開(kāi)發(fā)的建議，并與技術(shù)開(kāi)發(fā)小組進(jìn)行商討。研發(fā)的方向應(yīng)該與市場(chǎng)需求相適應(yīng)，以保證相關(guān)研究的實(shí)際應(yīng)用。2.4.2設(shè)定硬件標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同軟件、硬件和特殊的功能，設(shè)定不同的操作標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)化灌溉技術(shù)的核心是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)的規(guī)范化。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制規(guī)范化后，灌溉系統(tǒng)可以精確地采集作物的生長(zhǎng)情況；在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程中，誤差降低到最小，從而為灌溉系統(tǒng)的正常工作奠定了基礎(chǔ)。傳感器具有土地測(cè)量、信息獲取和傳輸?shù)娜蠊δ?，要?shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的信息收集，必須加速“數(shù)字化”的研究，建立一套統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)區(qū)域、環(huán)境的差異，選用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎蕴岣邇x器的數(shù)字化、規(guī)范化程度，確保測(cè)量精度；同時(shí)，要確保實(shí)施機(jī)構(gòu)規(guī)范化，適時(shí)調(diào)整農(nóng)田、設(shè)施溫度、設(shè)備、線(xiàn)路，這些都會(huì)對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)有很高的要求。實(shí)施規(guī)范化不但能夠改善自動(dòng)化技術(shù)的水平，而且能夠?yàn)榻窈蠼⑾到y(tǒng)的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)；規(guī)范化能夠確保在每一個(gè)工作節(jié)點(diǎn)上，控制設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，共同分享農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉所需的信息或資料，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的自動(dòng)化。此外，為促進(jìn)農(nóng)田水利機(jī)械化技術(shù)的普及與應(yīng)用，各地農(nóng)技推廣單位可以在實(shí)際操作中設(shè)立試驗(yàn)基地，使農(nóng)民擺脫傳統(tǒng)的生產(chǎn)觀念，以促進(jìn)農(nóng)民對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)可。2.4.3加強(qiáng)農(nóng)業(yè)節(jié)水機(jī)械化技術(shù)的推廣和普及在中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，要加強(qiáng)機(jī)械化灌溉技術(shù)的推廣，宣傳是必不可少的。首先，要加強(qiáng)有關(guān)部門(mén)對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)注，政府要注重地方農(nóng)業(yè)發(fā)展的品質(zhì)，從財(cái)政和政策上給予科研人員更多的幫助，同時(shí)也要加強(qiáng)裝備的品質(zhì)和可用性，為進(jìn)一步推廣打下良好的基礎(chǔ)。其次，要做好培訓(xùn)工作，定期組織農(nóng)民進(jìn)行節(jié)水灌溉技術(shù)的宣傳和培訓(xùn)，使農(nóng)民認(rèn)可該技術(shù)，并主動(dòng)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，擴(kuò)大節(jié)水灌溉的覆蓋面，達(dá)到節(jié)約水資源的目的。2.4.4日常維護(hù)和管理農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化是當(dāng)前發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是中國(guó)今后的發(fā)展方向。但是，目前中國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用主要依賴(lài)于節(jié)水設(shè)備，而其正常運(yùn)轉(zhuǎn)需依賴(lài)于農(nóng)戶(hù)的日常維護(hù)與管理。這就需要與當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)機(jī)技術(shù)人員合作，負(fù)責(zé)對(duì)各地區(qū)的農(nóng)機(jī)具進(jìn)行管理維護(hù)。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中，將觀測(cè)數(shù)據(jù)匯總形成報(bào)告，以此判定有關(guān)技術(shù)是否適合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展，從而為系統(tǒng)和裝備的更新提供合理的參考；農(nóng)民不僅要把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和作物每天的變化情況記錄下來(lái)，還要根據(jù)作物對(duì)象、水量等數(shù)據(jù)，為灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)更新提供