文章目录
- 什么是精准农业灌溉管理？
- 为什么要精准灌溉？
- 农田精准灌溉的好帮手
节水灌溉技术(双手智能灌溉，卓越节水灌溉)
出品:科普中国
制作:刘占东(农田灌溉研究所)
监制:计算机网络信息中心
众所周知，作物在不同的发育阶段，需水量是不同的。传统的耕作方式仅仅依靠经验判断，人工灌溉土地，不仅浪费水资源，而且占用劳动力。
现在，我们只需要看着屏幕就能知道农作物是否需要“喝水”和施肥。手指在遥控装置上一点，水就可以通过遍布田间的各种管网输送到种植区，用不同的方式给植物“喂水”。这样既能按需灌溉，又能节约水资源，是智能灌溉的基本操作。
图片来源:veer画廊
什么是精准农业灌溉管理？
精准农业灌溉管理是根据作物生长过程的需要，通过现代化的监测手段，实现对作物生长发育过程和环境因子现状的数字化、网络化、可视化和智能化监测。监测内容包括土壤墒情、作物生长发育、气象条件等。进行宏观到微观的监测和预测。根据监测结果和作物需水规律，最精确的灌溉设施(如滴灌、微喷灌等。)对作物进行严格有效的灌溉，以保证作物生长过程中的需要，获得高产优质的作物。
精准灌溉管理示意图(来源:作者提供)
以苹果为例，苹果树是需水量大的树，土壤含水量直接影响苹果的产量和品质。基于物联网和专家系统的果园精准灌溉系统，用于自动采集苹果园的温度、湿度、光照强度等环境信息，并通过网络将数据包上传至云端服务器。专家系统根据采集的环境数据和决策数学模型实现需水量预测，结合气象数据做出灌溉决策，并将决策结果反馈给灌溉控制模块。此外，灌溉阈值可以根据苹果树的不同生长期进行调整和设置。如果土壤含水量低于下限，将进行灌溉，如果高于上限，将停止灌溉。
目前，精准灌溉管理技术的应用范围已涉及水果、蔬菜、瓜类、粮食、花卉等多种作物。
为什么要精准灌溉？
首先，精准灌溉可以保证作物需要的时间和地点的水分供应，为作物提供良好的生长环境，从而提高作物的产量和品质。
其次，精确灌溉管理可以节约和保护水资源。精准灌溉只提供作物生长所需的水分，最大限度地减少土壤蒸发、深层渗漏和地表径流造成的灌溉水损失，极大地避免了水资源的浪费。同时，最大限度地减少因深层渗漏和地表径流造成的农药化肥泄漏对地下水资源的污染，合理保护水资源和生态环境。
最后，精准灌溉管理采用先进的土壤、作物、气象信息监测预报，能够根据作物需水规律控制或调配水源，最大限度满足作物需水量，实现区域效益最佳的水量调控管理，实现真正的农业节水灌溉。实践证明，设计完善、管理科学的精准灌溉系统会带来可观的经济效益。
例如，在华北平原地下水超采区采用精准灌溉技术，可以使灌区管理部门做好灌溉供水调度，显著提高区域水源灌溉调度的科学性和有效性，使农田得到适时适量的灌溉，从而为粮食作物的高产稳产提供良好的保障。同时，精准灌溉技术减少了灌溉过程中的水资源浪费。据河北、河南等地实际监测，冬小麦-夏玉米轮作体系灌溉用水量平均降低60-75m3/亩，冬小麦和夏玉米产量平均提高10%以上，水分利用效率提高15-30%，经济、生态和社会效益显著。
农田精准灌溉的好帮手
在精准灌溉中，经常利用地理信息系统、定位系统、遥感监测技术和田间精准灌溉设施来实现自动化和智能化管理。
地理信息系统可以为作物精准灌溉管理提供基础数据查询和辅助决策。是地理空之间属性数据的计算机软件平台。如果我们计划在一块土地上种植玉米，我们可以利用地理信息系统(GIS)分析土地的质地和营养状况，甚至可以知道天气信息、作物苗情、过去的病虫害趋势等。
麦田土壤水分实时监测设备(图片来源:作者提供)
不提定位系统，只考虑出行。其实在农业实施过程中是极其重要的。定位系统一方面可以准确定位各种农田信息，输入地理信息系统；另一方面也可以指挥农业机械行走，按照用户设定的空实施农业生产。
遥感技术也将在精准灌溉中充分发挥信息采集和动态监测的优势。众所周知，农业是“看天吃饭”。“天”是指气候条件、土壤条件、生长环境。以前农业生产只能靠人眼判断，但是遥感技术的出现取代了人眼。利用各种实时采集设备，遥感技术可以“看到”天气、土壤墒情、肥力、病虫害、作物苗情等各种信息。
有了各种数据，我们还需要把水送到田间，然后需要使用灌溉设备，比如滴灌、渗灌、微喷灌、脉冲灌溉等。这些发射器都连接到布置在田地中的灌溉管道，以便直接向植物的根部供水。不同的是，水流出的方式不同。用户只需根据作物生长的不同需求，安装合适的灌水器和适当密度的灌溉管道即可。
在麦田实施精准喷灌(图片来源:作者提供)
精准灌溉是利用各种技术来判断与作物生长相关的信息，并在此基础上确定是否需要灌溉以及灌溉需要的水量，从而进一步提高水资源的利用效率，改善作物品质，实现农业节水。
节水灌溉是中国具有战略性和方向性的大事。只有发展灌溉现代化，才能真正保障国家粮食和食品安全，促进乡村振兴和绿色发展。
