時間：2023-09-28 09:30:55
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇農(nóng)田灌溉自動化，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
摘要：信息化技術已經(jīng)被廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)以及農(nóng)業(yè)，并有效促進了這些行業(yè)的發(fā)展。將信息化技術運用到農(nóng)田水利工程中，實現(xiàn)了農(nóng)田用水自動化，提高了農(nóng)田水利工程的利用效率。同時，引入信息化技術的目標是使農(nóng)田水利工程逐漸信息化、智能化，兩者之間的合作主要通過設置信息化系統(tǒng)來實現(xiàn)?；诖?，主要針對信息化技術在農(nóng)田水利工程中的運用進行分析。
關鍵詞：信息化技術；農(nóng)田水利工程；農(nóng)業(yè)
一、信息化系統(tǒng)的設置
信息化系統(tǒng)的設置主要有五部分，一是收費系統(tǒng)，采用IC卡智能系統(tǒng)，并根據(jù)灌溉農(nóng)田的面積設定收費標準，對土地流轉(zhuǎn)的農(nóng)田在灌溉之前要先刷卡才有使用機井進行灌溉的權(quán)利，此付費系統(tǒng)有效使用水得到了控制，避免了浪費現(xiàn)象。二是在農(nóng)田比較集中的地方設置噴灌自動系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以自由旋轉(zhuǎn)，使周圍的農(nóng)田都能得到灌溉，同時周圍的地理環(huán)境也要滿足安裝要求，所以在安裝前，需要對現(xiàn)場的氣象情況、土壤情況以及農(nóng)作物本身對水的需求情況等進行詳細了解。此系統(tǒng)實現(xiàn)了對水利工程的集約化管理。三是對于溫室大棚，也可以安裝自動噴灌控制系統(tǒng)，要根據(jù)大棚作物的高度設置噴嘴的高度，還可以利用信息化技術，設置相關的傳感器，以便能及時感應大棚環(huán)境中的溫度、濕度等，并對其進行調(diào)整，使環(huán)境適合作物生長，減少病蟲害。四是在灌溉比較集中的季節(jié)，往往水渠內(nèi)的水量和農(nóng)民的需求量是不等同的，開閘放水的水量也不能確定，所以還需要在引渠閘上安裝閘門遠程自動化控制系統(tǒng)，相關人員可以根據(jù)水渠內(nèi)的水存量以及農(nóng)民灌溉農(nóng)田的需求量作出大概的估計，然后通過計算機技術和相關軟件，對水閘的高度進行調(diào)整，以使水量供求關系得到滿足，也使水資源的使用量得到控制。五是為了能對農(nóng)田灌溉水資源進行合理配置，相關的農(nóng)田水利管理部門還要在田間設置功能不同的傳感器，以及時獲得相關的數(shù)據(jù)信息，對水資源利用做出科學決策。
二、信息化系統(tǒng)的設定方案
（一）墑情檢測系統(tǒng)。將土壤墑情傳感器放置在田間地下不同深度處，相關的通用分組無線服務技術會將采集到的不同的數(shù)據(jù)信息傳遞給墑情監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)會對此處的土壤環(huán)境中的水分進行測定分析，以種植適合再次出生長的農(nóng)作物，并對農(nóng)作物的需水量做出準確預測，從而加強對農(nóng)田灌溉的科學管理。（二）地下水位監(jiān)測系統(tǒng)。對地下水位的采用量以及剩余量進行測定，避免出現(xiàn)超采現(xiàn)象，利用的是相關的信息技術和信息化設備，對地下水資源的位置進行實時監(jiān)測，以控制采水量，保護地下水文環(huán)境不受破壞。（三）視頻監(jiān)控系統(tǒng)。主要包括兩部分，分別是現(xiàn)地監(jiān)測系統(tǒng)和視頻服務系統(tǒng)。其中前者主要有專門的監(jiān)測設備組成，如攝像機、云臺控制鏡頭等，可以使遠程的相關人員對現(xiàn)場的實際情況進行在線信息采集，并對現(xiàn)場的設備發(fā)出指令，進行角度和位置的調(diào)整，以使信息全面。后者同樣擁有現(xiàn)場信息的采集處理權(quán)，同時服務于各種用戶，使其具有觀看視頻的權(quán)利。（四）機井水費控制管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)將水資源使用與收費管理一體化，將水泵、電動閥等水資源控制聯(lián)系到一起，以便在出現(xiàn)用戶用水不當或者欠費用水時，能及時通過機井水費控制管理系統(tǒng)，及時將這些供水系統(tǒng)控制住。（五）智能灌溉系統(tǒng)。無論是田間還是溫室的智能灌溉系統(tǒng)，都有對土壤墑情進行檢測的作用，進而判斷相關環(huán)境中土壤的用水量，使灌溉實現(xiàn)自動化，還要設定相關的極限值，以便灌溉系統(tǒng)判斷何時自動開啟，決定何時自動關閉。（六）閘門測控系統(tǒng)。閘門控制系統(tǒng)根據(jù)用水需求，對閘門的升降高度進行測定，高度變化值的計算需要依賴閘位檢測系統(tǒng)，而升降實現(xiàn)自動化就需要啟閉機進行控制。同時為了保證該系統(tǒng)保持正常工作，不會使各種線路受到影響，不使相關的操作人員有安全隱患，該系統(tǒng)還設置了相關的安全保護裝置。（七）引渠測流系統(tǒng)。主要包括三部分，一是電子水尺，這是一種可以使遠程的人員對相關位置的水位進行檢測的傳感器，二是GPRS數(shù)據(jù)采集模塊，對水位的相關信息進行采集、整理、分析，以對農(nóng)田用水量進行判斷，進而決定引渠流量，三是太陽能供電設備，這種設備具有很強的蓄電裝置，以使傳感器的使用不受地域和氣候限制。（八）信息控制中心。針對這些信息化系統(tǒng)裝置，設置專門的信息控制平臺，使管理人員直接通過計算機技術和相關軟件，就能對相關的系統(tǒng)裝置或者傳感器進行實時控制，對農(nóng)田用水進行實時監(jiān)控。
三、結(jié)語
將信息化技術用于農(nóng)田水利工程中，使水資源得到合理配置和利用，使農(nóng)田灌溉效率得到了提高，相關人員要加強對信息化技術的研究，以開發(fā)出相應的設備，為農(nóng)田水利工程提供更好的服務。
作者:齊文輝 單位:平天湖風景區(qū)清溪街道辦事處
參考文獻：
[1]秦學敏，溫靖，陳位政，等.信息化在農(nóng)田水利中的應用[J].農(nóng)業(yè)工程技術，2015（33）：43-46.
關鍵詞農(nóng)業(yè)節(jié)水技術；應用；可持續(xù)發(fā)展
資料表明，世界上糧食增產(chǎn)中25%歸功于擴大耕地面積，75%歸功于提高單產(chǎn)。雖然單產(chǎn)的提高是綜合措施的結(jié)果，但灌溉卻是其中重要措施之一。隨著世界性水資源日益緊缺，水資源不足已成為制約我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，要進一步發(fā)展灌溉面積就必須節(jié)約灌溉用水，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水技術。
1農(nóng)業(yè)節(jié)水的主要措施
1.1發(fā)展渠道襯砌與管道輸水技術
輸水配水渠道的滲漏損失是農(nóng)田灌溉水量損失的重要組成部分。一般未襯砌的渠道輸水損失達40%～50%，開展渠道防滲是農(nóng)田灌溉節(jié)水的重要環(huán)節(jié)。為了提高灌溉輸水的利用率，世界許多國家都在致力于發(fā)展渠系襯砌、管道化工程。
1.2改進傳統(tǒng)地面灌溉技術
傳統(tǒng)灌溉方式由于灌水歷時長、用水量大、灌水不均勻等影響作物產(chǎn)量。所以，長期以來各國都在積極致力于對傳統(tǒng)地面灌溉技術的研究與改進，并創(chuàng)造了許多全新的方法。其中波涌灌（間歇灌）和激光控制平地畦田灌就是2種影響較大、效果較好的方法。
1.3推廣噴灌、微灌技術
噴灌、微灌技術可在傳統(tǒng)的溝、畦灌等地面灌溉基礎上節(jié)水30%～50%，節(jié)省勞力20%～90%。在節(jié)約用水量的同時改變了傳統(tǒng)的灌溉概念，能夠把含有肥料的水一滴滴地輸入作物根層的土壤中，使土壤中的水、肥、氣、熱保持協(xié)調(diào)關系，達到作物高產(chǎn)目的。
1.4充分利用咸水、廢水灌溉農(nóng)田
目前采用的方法能夠在空間和時間上預報出灌溉后的土壤溶液成分和土壤基質(zhì)，據(jù)此判定土壤狀態(tài)，并在一定的氣候條件下，參照土壤狀況選擇適宜種植的作物。耕作方式通常采用輪作制，即耐鹽和不耐鹽作物輪作，咸水、廢水與淡水輪灌，以避免土壤過度積鹽。
2有效利用水資源的新技術
2.1選育耐旱作物和節(jié)水品種
選育耐旱作物品種，是充分利用生物適應環(huán)境，以生物機能提高作物水分利用效率的重要途徑。耐旱作物一般在生長關鍵期能避開干旱季節(jié)，抗逆性強，生長期能和當?shù)氐挠昙鞠辔呛希谟昙究焖偕L，以充分利用有限的降水。
2.2改進耕作方法與栽培技術
因地制宜，由多耕趨向于少耕、免耕；由淺耕趨向于深耕；由耕翻趨向于深松；由單一作物連作趨向于糧草輪作或適度休閑；重視水土保持，納雨蓄墑，合理施肥，以肥調(diào)水。
2.3推廣地面覆蓋技術
地面覆蓋具有抑制土壤蒸發(fā)、蓄存降水、保持土壤水分、提高土溫的優(yōu)點，分為有機物覆蓋、地膜覆蓋和化學覆蓋。有機物覆蓋就是利用農(nóng)作物秸稈、糠皮等材料進行地面覆蓋，有明顯的保墑節(jié)水效能；地膜覆蓋是一種用薄膜覆蓋的農(nóng)田技術，能夠提高地溫，抑制蒸發(fā)；此外，保水劑、抗蒸騰劑等化學覆蓋技術也得到了廣泛應用。
2.4采用調(diào)虧灌溉技術
調(diào)虧灌溉是根據(jù)灌溉對象的生長發(fā)育規(guī)律及生產(chǎn)的實際需要，有目的地不充分供給水分，使作物經(jīng)受水分脅迫，限制其某方面或某時期的生長發(fā)育，達到既節(jié)水又增產(chǎn)的效果。
3節(jié)水灌溉技術在新疆兵團的應用
3.1膜下滴灌技術的推廣
膜下滴灌是將覆膜種植技術與滴灌技術兩者互相結(jié)合的新型灌溉技術。通過生產(chǎn)實踐，膜下滴灌技術比常規(guī)灌溉節(jié)水30%以上，土地利用率提高5%～7%，單產(chǎn)提高20%左右，大幅度降低了農(nóng)民的勞動強度、提高了經(jīng)濟效益。由于這種先進生產(chǎn)方式的實施，帶來了農(nóng)業(yè)體制和組織形式的創(chuàng)新，出現(xiàn)了一大批家庭農(nóng)場，不僅有效節(jié)約了農(nóng)業(yè)用水，促進了地區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善；還為低成本高產(chǎn)出的農(nóng)牧產(chǎn)品提高了市場競爭力。至2006年，全國推廣微灌總面積66.67萬公頃以上，僅新疆生產(chǎn)建設兵團就推廣38萬公頃。大田膜下滴灌技術是新疆生產(chǎn)建設兵團近幾年來推廣應用節(jié)水灌溉項目中經(jīng)濟效益最高、生態(tài)效應最好的灌溉新技術，具有廣闊的發(fā)展前景。3.2滴灌自動化控制系統(tǒng)的應用
滴灌自動化技術把新疆兵團節(jié)水灌溉推上了一個省水、省工、增產(chǎn)、增效的新局面，實現(xiàn)了高層次決策控制，是膜下滴灌技術可持續(xù)發(fā)展的必由之路。2002年，136團完成了33.33hm2棉田自動化控制系統(tǒng)滴灌試驗，實現(xiàn)通過田間土壤溫度傳感器、風向、風速、光照、降雨量和蒸騰傳感器進行自動化灌溉。隨后，121團、127團等地也建立了灌溉自動化控制系統(tǒng)示范區(qū)，自動監(jiān)測預報農(nóng)田各項技術參數(shù)，進行科學節(jié)水灌溉，2006年，兵團級棉花水肥高效利用基地“農(nóng)八師148團節(jié)水灌溉自動化控制項目”全面實施，該項目投入使用后，有效地減少人在田間的活動次數(shù)，防止病蟲害傳播和蔓延。同年6月，全國最大面積400hm2棉田“自動化滴灌技術”在農(nóng)八師149團推廣試驗成功，達到了作物長勢室內(nèi)可視化，土壤墑情自動監(jiān)測化，灌溉自動化。
4節(jié)水技術的發(fā)展方向
4.1灌溉工程節(jié)水技術發(fā)展方向
輸水節(jié)水技術的發(fā)展方向是：為解決混凝土襯砌延伸性差、易開裂等缺點，試驗用鋼絲網(wǎng)等加筋混凝土替代常規(guī)混凝土襯砌。另外，隨著化學工業(yè)的發(fā)展和機械化施工技術的日益進步，膜料襯砌在渠系襯砌中的比重逐年增大，將有可能成為未來渠系襯砌材料發(fā)展的主方向。
噴、微灌技術的發(fā)展方向是：噴、微灌相互配合共同發(fā)展，發(fā)揚噴灌射程遠、效率高等優(yōu)點，克服噴灌能耗大、噴頭易堵塞等缺點；開發(fā)和研制新型灌溉設備，提高灌溉均勻度，克服滴灌系統(tǒng)易堵塞的缺點，并向低壓、節(jié)能型方向發(fā)展，減少傳動裝置能耗；灌溉設備標準化、系列化。
4.2科學管理與精準灌溉相結(jié)合
隨著科學技術的迅速發(fā)展，通過地理信息技術實行灌溉管理自動化，成為農(nóng)業(yè)節(jié)水管理技術的發(fā)展方向。地理信息技術可實現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程中對農(nóng)作物、土地、植保從宏觀到微觀的實時監(jiān)測，能夠?qū)ψ魑锷L發(fā)育狀況、病蟲害、水肥狀況以及相應的環(huán)境改善進行定期信息獲取和動態(tài)分析，通過系統(tǒng)的診斷和決策，制定實施計劃，使農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。地理信息技術的快速發(fā)展為農(nóng)業(yè)數(shù)字化建設和自動化、智能化管理提供堅實的技術基礎，并逐漸成為以可持續(xù)發(fā)展為目標的精準農(nóng)業(yè)技術體系的核心技術。
5參考文獻
[1]錢蘊壁.節(jié)水農(nóng)業(yè)新技術研究[M].鄭州：黃河水利出版社，2002.
[2]俞雙恩，朱兆通，戴振偉.我國節(jié)水型灌溉農(nóng)業(yè)綜述[J].水利水電科技進展，1997（1）：27-30，68.
[3]洪啟華.兵團棉花生產(chǎn)急需解決的問題[J].新疆農(nóng)墾科技，2000（2）：3-5.
關鍵詞：農(nóng)田水利；節(jié)水灌溉；技術發(fā)展
中圖分類號： S274 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/ki.jlny.2017.15.020
1農(nóng)田節(jié)水灌溉技術的應用
1.1噴灌技術的應用
農(nóng)田節(jié)水灌溉技術中的噴灌技術，即是在壓力下，依靠管道將水輸送到農(nóng)田，借助于噴頭將水源噴射到田間，確保水源能夠非常均勻的灌溉到農(nóng)田中，進而有效減少水資源的消耗和浪費。選擇噴灌技術灌溉農(nóng)田能夠確保灌溉面更加均勻，均勻度能夠?qū)崿F(xiàn)90%左右，水資源利用效率增加60%～85%，相對于地面灌溉而言能夠降低至少30%的水資源使用量。如某地區(qū)過去每畝農(nóng)田灌溉要消耗60～80立方米水源，但應用噴灌技術后每畝地僅消耗30～40立方米水源。噴灌技術還能夠降低勞動力，其設備通常來說埋設于地下，有助于節(jié)約土地資源，讓耕種面積增加7%～10%左右。
1.2微灌技g的應用
微灌是在滴灌技術的前提下進行研究發(fā)展而形成的現(xiàn)代化節(jié)水灌溉技術。微灌通常包含了滴灌、滲灌以及小管涌流的模式。微灌一般來說有以下組成部分：水源、輸配水管網(wǎng)、灌水設備。微灌技術的灌水流量相對較小，實施一次灌溉會持續(xù)較長時間，灌水周期短，能夠?qū)崿F(xiàn)對灌溉水量的精準管控，將水分與養(yǎng)分輸送到農(nóng)作物根部和土壤內(nèi)，對經(jīng)濟作物的灌溉與種植能夠選擇灌溉技術。微灌技術一般來說能夠減少50%～80%的灌溉水量，微灌技術能夠降低肥料的消耗、節(jié)省人力，肥料利用效率能夠增加15%，水資源利用效率增加30%。另外，還有助于對土壤結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改善。
1.3步行式灌溉技術的應用
步行式灌溉一般來說是將農(nóng)區(qū)目前已有的農(nóng)業(yè)機械和電力資源作為灌溉源動力，支持相關灌溉設備，促進灌溉適應性的提高。步行式灌溉技術是節(jié)水農(nóng)藝和農(nóng)機技術的充分結(jié)合。步行式灌溉機械不需要配置非常復雜的設備系統(tǒng)，通過組裝對機器實施裝配，其適應性更好，便捷性較高，能夠?qū)毙璧貐^(qū)作物實施有效灌溉。步行式灌溉技術無需進行大量修渠工程，降低了人力成本與資金成本，也提升了灌溉效率[1]。
1.4雨水集蓄利用的技術應用
雨水集蓄利用即是通過工程性手段將自然降水集中起來，如果需要灌溉則可以通過管道將收集存儲的雨水輸送到各個田地中。此技術不僅能夠有效處理好農(nóng)田灌溉問題，同時還能夠補充人畜飲水，能夠在季節(jié)性缺水地區(qū)進行大量推廣。雨水集蓄可以在很大程度上促進種植模式的優(yōu)化，防止出現(xiàn)水土流失問題，能夠保證農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的健康發(fā)展。
1.5輸水過程的節(jié)約措施
在過去的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常見的農(nóng)田灌溉手段通常是挖土成渠，之后將水源輸送到需要灌溉的農(nóng)田，但是在水源輸送時往往會有較多水資源因為蒸發(fā)而浪費。根據(jù)相關數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的灌溉渠道沒有得以充分的利用，僅有50%左右的水源被應用到農(nóng)田灌溉，所以必須注重水源輸送環(huán)節(jié)，制定出科學有效的節(jié)水方案，從而降低農(nóng)業(yè)灌溉成本。對渠道防滲來說可選擇的材料種類多種多樣，各個材料都能夠發(fā)揮出自身獨有的性能，通常應用較多的包括干砌塊石、漿砌塊石以及混凝土預制塊等。在應用混凝土護面時，發(fā)現(xiàn)渠道較小的情況下可采取U型混凝土渠，這一渠道可以在很大程度上優(yōu)化輸水流量，讓過水斷面減少；渠道輸水不但存在渠床滲漏的問題，在輸水過程中也會產(chǎn)生睡眠蒸發(fā)或渠床上雜草的蒸騰，如果選擇管道輸水可以明顯降低水資源損耗。滴灌和噴灌等技術在實施地面灌溉時應當盡可能使用低壓輸水管道。
2農(nóng)田節(jié)水灌溉技術的發(fā)展趨勢
對于農(nóng)田節(jié)水灌溉技術的選擇應當更加全面的考慮到各個因素，例如水源情況、地塊情況、農(nóng)作物類型以及灌溉計劃的制定等，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中選擇灌溉技術時應當做好前期調(diào)查規(guī)劃，根據(jù)各個地塊、土壤以及水資源情況進行全面的考量，進行更加科學的設置，才能夠保證灌溉方式的合理性[2]。
因為農(nóng)田節(jié)水灌溉技術自身具有較大的技術優(yōu)勢，未來必然會在我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展中得到進一步推廣和普及。研究證實，農(nóng)田節(jié)水灌溉技術的發(fā)展趨勢一般來說表現(xiàn)在以下幾點：一是節(jié)水灌溉技術在未來的發(fā)展中，技術含量會日益提高，同時朝著更加高科技的方向發(fā)展；二是節(jié)水灌溉技術在未來的應用過程中，其管理也會逐漸朝著更加精細化和自動化的方向靠攏；三是農(nóng)作物節(jié)水灌溉技術方面不單單局限于噴灌技術，而應當朝著綜合化應用發(fā)展，進而更好的降低資源消耗?？傊?，節(jié)水灌溉技術屬于未來農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展的重要研究課題，在農(nóng)田節(jié)水灌溉技術研究工作人員的共同努力下，其必然會在較短時期內(nèi)更加廣泛的應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，為我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展和水資源的持續(xù)利用作出更多貢獻。
3結(jié)語
節(jié)水灌溉技術的發(fā)展和應用是一項長期系統(tǒng)性的工程，它能夠有效解決水資源缺乏問題，推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提升農(nóng)民收入水平。節(jié)水灌溉技術包含多種類型，各項技術都具有自身的突出優(yōu)勢和特點，因此要結(jié)合地區(qū)實際情況來合理選擇節(jié)水灌溉技術，促進技術創(chuàng)新和改革，從而確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)健康發(fā)展。
參考文獻
[1]黎寶龍.農(nóng)田灌溉節(jié)水技術研究[J].鄉(xiāng)村科技，2016，（24）.
我國水資源相對來說比較貧乏，所以，設計人員在進行水利工程項目設計時，要了解當?shù)氐乃Y源分布情況，合理優(yōu)化水資源配置，促進農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。在建設高效節(jié)水灌溉工程時，要特別注意保護當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，樹立農(nóng)田水利可持續(xù)發(fā)展的基本建設思路，促使生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水這樣才能得到合理、科學地統(tǒng)籌，這就需要相關部門在建設水利工程時要積極進行有效的環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境評估。在水資源的具體分配上，要始終堅持對總量進行有效控制，對配額進行有效管理的主要原則，使每一個用水單位的農(nóng)田灌溉用水量和每一個灌區(qū)的農(nóng)田灌溉用水量非常明確和具體。并努力讓各用水單位和各灌溉區(qū)進行有效的管理，讓他們樹立節(jié)約用水的意識，將有限的水資源科學地運用到每一個最需要利用的地方，實現(xiàn)高效用水的最終目的，促進農(nóng)業(yè)快速、健康和可持續(xù)發(fā)展，進而促進當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展。
2建設高效節(jié)水灌溉示范工程
建設高效節(jié)水灌溉示范工程，有利于帶動整體水利工程項目建設的健康發(fā)展。在實際的建設過程中，要特別突出高效節(jié)水灌溉的主要特點，對各項主要指標進行嚴格的控制，實行農(nóng)業(yè)連片或分區(qū)，促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收，促進生態(tài)環(huán)境的良好發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的完美結(jié)合，成為現(xiàn)代化的高效節(jié)水灌溉示范工程。這就需要在建設高效節(jié)水灌溉示范工程時，要進行合理、科學地選址，主要遵循以下比較重要的原則：對不能進行自流灌溉的地面高低不平并且嚴重缺水的地區(qū)，對經(jīng)濟比較發(fā)達的地區(qū)，并且種植的農(nóng)作物一般是經(jīng)濟作物的地區(qū)，對當?shù)馗刹亢腿罕姷乃枷胂鄬碚f比較先進、對高效節(jié)水灌溉工程建設積極支持的地區(qū)，對社會治安整體狀況較好的地區(qū)等有優(yōu)勢的地對進行優(yōu)先選擇。在這些地區(qū)建設高效節(jié)水灌溉示范工程能夠加快建設速度，提高建設的整體效果，對周邊地區(qū)起到積極的帶動作用。
3積極引進先進的高效節(jié)水灌溉技術
實現(xiàn)高效節(jié)水灌溉，技術是關鍵。因此，要積極引進先進的高效節(jié)水灌溉技術，有效提高高效節(jié)水灌溉效率。要努力加強節(jié)約用水的灌溉工程技術、灌溉用水資源的優(yōu)化調(diào)配技術等傳統(tǒng)的高效節(jié)水灌溉技術，還要積極引入先進的高效節(jié)水灌溉技術。目前，新型的高效節(jié)水灌溉技術已經(jīng)得到了廣泛的應用，主要有以下幾種形式：
3.1根據(jù)生物技術研究而成的比較方便的調(diào)控灌溉技術
這個技術主要是通過對農(nóng)作物生理特征的認真研究，發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物的主要生理周期，讓農(nóng)作物逐步適應在特定的生理期內(nèi)進行虧水生長，進而控制農(nóng)作物的瘋漲，改良農(nóng)作物的品質(zhì)，同時實現(xiàn)高效節(jié)水和增加經(jīng)濟效益的最終目的。
3.2利用3S技術研究而成的高效節(jié)水灌溉技術
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，簡稱GPS、地理信息系統(tǒng)，簡稱GIS、遙感技術，簡稱RS，也就是通常所說的3S技術，利用這些現(xiàn)代技術研究而成的高效節(jié)水灌溉技術。利用3S技術，可以對農(nóng)作物生長的各種信息進行準確的掌握，并利用計算機對這些信息進行詳細的分析，通過分析得出農(nóng)作物在某個階段最適合進行灌溉，從而實現(xiàn)高效節(jié)水的目的。
3.3結(jié)合微電子及信息技術、自動化技術和智能化技術和生物學
將微電子及信息技術、自動化技術和智能化技術和生物學進行有效的結(jié)合，建立的高效節(jié)水灌溉技術。通過全程控制植物的生長和實時監(jiān)測農(nóng)作物內(nèi)的水分，以及土壤水分，然后經(jīng)過計算機的精密分析，實施變量灌溉，實現(xiàn)高效節(jié)水的目的。
3.4重視并加強對高效節(jié)水灌溉工程的管理
這就要求建立健全高效節(jié)水灌溉工程管理制度，村組和鄉(xiāng)鎮(zhèn)協(xié)助進行管理，將高效節(jié)水灌溉工程的管理切實落實到實處，落實到相關的責任人。只有這樣，才能使高效節(jié)水灌溉工程發(fā)揮其最大的作用，并促使其長期發(fā)揮積極作用。
4結(jié)語
1.1節(jié)水新技術未得到有效推廣
當前，對一些小型農(nóng)田，我國已經(jīng)投入新型節(jié)水技術及設備的使用，并對其進行大力推廣，在一些地區(qū)這些新技術也取得了顯著的節(jié)水效果。但受多方面因素的影響，這些節(jié)水新技術并沒有真正得到有效的推廣，致使節(jié)水灌溉技術在小型農(nóng)田灌溉過程中沒有得到相應的節(jié)水效果。加上我國當前的農(nóng)業(yè)發(fā)展部門管理制度還未健全，導致節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田使用中缺乏其相應的監(jiān)督機制。農(nóng)業(yè)人員的思想未達到技術層次，使我國小型農(nóng)田水利節(jié)水措施停滯不前。
1.2投入資金力度不夠
國家財政對農(nóng)田的節(jié)水灌溉措施所投入的資金是有限的。由于很多地區(qū)水利工程建設相對較早，到目前為止這些水利工程已經(jīng)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，加上水利工程缺乏相應的資金維護，使原有工程灌溉功能受損，節(jié)水灌溉新技術不能達到相應的節(jié)水效果，有效灌溉范圍在不斷減小。財政方面的資金不足或是不加快資金落實的步伐，導致農(nóng)業(yè)灌溉工程的發(fā)展受到相當大的制約。因此，需要國家財政對有關水利部門加大資金金額以及加強對節(jié)水措施的推廣，因地制宜制定當?shù)叵鄳墓?jié)水灌溉計劃，使節(jié)水灌溉工程的經(jīng)濟效益得到充分的發(fā)揮，小型農(nóng)田節(jié)水措施得到相應的改善。
2小型農(nóng)田水利節(jié)水灌溉措施
隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展與人口的急劇增加，對水資源的需求也在不斷加大。雖然我國水資源極其豐富，但由于近幾年水污染問題相當嚴重，導致可用的水資源相對缺乏。我國身為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的大部分，其他途徑用水量的不斷增加使農(nóng)業(yè)用水量相對使用不足，導致一些地區(qū)農(nóng)業(yè)處于缺水的狀態(tài)。而且在一些地區(qū)，農(nóng)業(yè)用水還存在著水資源嚴重浪費的情況。因此，水利工程應加大小型農(nóng)田灌溉過程中對新型節(jié)水灌溉技術的使用，使農(nóng)業(yè)有效利用水資源，降低用水量，提高小型農(nóng)田水利節(jié)水灌溉措施。同時，有關部門要加強管理，有效地降低投入，促進農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟共同發(fā)展。針對目前來說，我國小型農(nóng)業(yè)水利節(jié)水灌溉有效措施主要有以下四個方面：
2.1加強噴灌節(jié)水技術措施
所謂噴灌技術是使用噴頭將水流變細的灌溉技術。在小型農(nóng)田中，常用的噴灌設備可分為移動式噴灌、半移動式噴灌以及固定式噴灌三種。其中，移動式噴灌設備的噴射管件及其連接設備可以直接進行移動。而半移動式噴灌設備只有噴射系統(tǒng)可以進行移動。固定式噴灌設備采用的是整體式水利系統(tǒng)，其密封性較好，但它的整體部件是不能進行移動的。噴灌技術的技術原理是水泵制造水壓差，通過外接管線進行水的輸送，當水被輸送到農(nóng)田后，再通過噴頭將水流變細，均勻地灑水灌溉農(nóng)田。
2.2加入防滲水渠的研究
據(jù)有關專家研究，土質(zhì)水渠的滲水率最大限度可以達到50%。所以，加強水渠的防滲技術是小型農(nóng)田水利節(jié)水灌溉措施需要進行重點研究的。新型的渠道灌溉技術是將水泥、瀝青、三合土這些防水材料加入到灌溉渠道的建設中，針對農(nóng)田灌溉渠道的抗?jié)B性，利用這些材料加以改進，不僅可以提高供水效率，還減少了水的損失量。
2.3滴灌的使用
滴灌對于我國干旱缺水地區(qū)的農(nóng)田來說，可以達到非常好的灌溉效果。它利用塑料管道通過半徑約5毫米毛管上的孔或滴頭把水送到農(nóng)作物的根部，實現(xiàn)了農(nóng)作物的局部灌溉。這種滴灌還可以配合施肥一起進行，不僅有效地實現(xiàn)了農(nóng)田的節(jié)約用水，還提高了農(nóng)田的肥效。對我國干旱缺水地區(qū)的小型農(nóng)田來說，這種灌溉方式最為有效。此種灌溉方法既提高了水利用率，又實現(xiàn)了農(nóng)作物增產(chǎn)的效果。滴灌的使用使得我國小型農(nóng)田水利節(jié)水灌溉措施得以有效的改善。
2.4采用低壓管灌溉措施
這是采用低壓管道來取替農(nóng)田明渠，對農(nóng)作物進行輸水灌溉，從而達到節(jié)水效果的一種有效的灌溉方式。在這種低壓管道中，水的壓力一般要控制在0.2MPa以下，這種低壓管道的承壓能力比較低，在水利工程進行施工時，要采用專門的低壓管，而且這種低壓管的價格比較低。在小型農(nóng)田中，常用的低壓管有以下四種：塑料硬管、塑料軟管、混凝土管、金屬管。很多發(fā)達國家的農(nóng)田灌溉大多都采用這種低壓管灌溉方式進行農(nóng)田的灌溉，這種灌溉方式在我國華北平原地區(qū)應用也極為廣泛。而且，低壓管道在節(jié)水性能方面也很強，水在進行運送過程中與其他環(huán)境隔離，減少了運輸水的滲漏，有效地防止了水蒸發(fā)，最大限度地減少了運輸水的損失。這種低壓管的水渠與敞開式鋼化玻璃水槽相比較，節(jié)水性能更強。對于同等水量，低壓管的水渠能夠更長效和持久地對農(nóng)田進行供水。對于傳統(tǒng)的水利輸送管道來說，需要高壓電力的支持。使小型農(nóng)業(yè)用電量加大，提高了小型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。采用這種低壓管灌溉措施進行灌溉時，低壓供水可以將水流變細，降低農(nóng)田水資源的使用。這種低壓供水灌溉正適于小型農(nóng)田的作物灌溉，因為使用這種灌溉方式在進行建設過程中不需要挖坑，使耕地的面積得到有效的保障。從經(jīng)濟角度來看，它的投資成本較低，可以通過一次投資來滿足小型農(nóng)田的灌溉需求，其實用性和實效性較為優(yōu)越。
3加強我國小型農(nóng)田水利節(jié)水灌溉的對策
3.1加強對再生水資源的利用
上文提到，我國的水資源相當豐富，只是近年來水污染比較嚴重，使得我國水資源匱乏。然而，我們可以加強再生水在小型農(nóng)田灌溉方面的利用。再生水是經(jīng)過水質(zhì)處理之后合格的可用于灌溉的生活污水或是工業(yè)廢水。但是，要對農(nóng)田進行灌溉的再生水，一定要保證其符合農(nóng)田灌溉用水的標準，相應部門要進行嚴格的水質(zhì)監(jiān)測，確保其農(nóng)田用水的灌溉標準。同時，防止污染物對灌溉農(nóng)作物生長造成的影響，對污染物在田地內(nèi)移動規(guī)律進行細致的研究，確保再生水的質(zhì)量不會對所灌溉的農(nóng)田產(chǎn)生不良的影響。
3.2加強對節(jié)水設備及技術的研究
目前，我國在農(nóng)業(yè)中所使用的節(jié)水設備并未達到有效的節(jié)水效率，所以，我們還有必要加大對新節(jié)水設備研發(fā)的投入，研究出更加有效的節(jié)水設備，加強農(nóng)業(yè)節(jié)水設備的節(jié)水效率和自動化技術，在節(jié)省勞動力的同時提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。同時，要重點開發(fā)經(jīng)濟有效的節(jié)水灌溉農(nóng)具。此外，還要對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展地區(qū)的地形及氣候進行分析，并結(jié)合地區(qū)特點進行具有針對性的研究，研發(fā)出符合具有本地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點的節(jié)水灌溉設備及節(jié)水技術。比如：對于一些經(jīng)濟作物的灌溉，可開發(fā)一種智能的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)會自動分析空氣濕度和溫度，既能保證農(nóng)作物產(chǎn)量，又能實現(xiàn)小型農(nóng)田節(jié)水功能。
3.3有關水利部門要加強管理制度
有關水利部門加強管理制度的目的是希望用最少的灌溉水獲取最大的灌溉效益，這樣不僅節(jié)省了國家的水資源，又降低了農(nóng)作物的成本。所以，有關部門要建立嚴格有效的節(jié)水管理的制度，并加強農(nóng)業(yè)管理水平。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉制度的內(nèi)容應包含農(nóng)作物育種時期和生產(chǎn)期以及在生產(chǎn)期對農(nóng)作物的灌溉時間、次數(shù)、周期等進行嚴格的管理規(guī)定。對于不同的農(nóng)作物，要進行合理的分類管理，針對一些耗水量大的農(nóng)作物，必須加大其灌溉力度，對這些農(nóng)作物的耗水量進行仔細的研究，找到科學有效的合理灌溉方式，并在此基礎上對不同的農(nóng)作物制定出不同的灌溉節(jié)水方案。同時，加強氣象、水溫等管理，保證達到高效率的節(jié)水灌溉目的。有關水利部門一定要提高管理水平，保證當?shù)匦⌒娃r(nóng)田實現(xiàn)有效的節(jié)水灌溉能力。
3.4加大資金投入，促進小型農(nóng)田體制改革
我國農(nóng)業(yè)水利工程的資金投入來源大多是靠國家的補助建設或是通過集體出資或者農(nóng)民籌資所獲得的。就目前來說，對于農(nóng)業(yè)水利工程而言，國家補助資金還是不能夠滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需要，很多農(nóng)業(yè)地區(qū)還不富裕，無法出資建設新型農(nóng)業(yè)節(jié)水工程。相關的水利設備不夠先進，無法達到節(jié)水功能。因此，國家相關部門應該對水利工程加大投入資金，并促進小型農(nóng)田水利體制的改革，使我國小型農(nóng)田節(jié)水措施得以完善發(fā)展。
4結(jié)語
【關鍵詞】精量灌溉；自動化控制系統(tǒng)；土壤濕度傳感器
0．引言
在水資源匱乏的今天，灌溉水的浪費讓我國許多地區(qū)農(nóng)作物因得不到必需的灌溉而產(chǎn)量大減也使得水資源壓力日趨上升。所以，設計一套合理有效的灌溉自動化控制方案對我國節(jié)約農(nóng)業(yè)用水，提高作物產(chǎn)量有著至關重要的意義。本部分對農(nóng)田灌溉自動化控制技術方面的研究進行了綜述，以求通過國內(nèi)外學者的研究得到啟示。
1．影響精量灌溉的控制因子
土壤類型的不同和玉米生長各個階段所需的灌水量是影響玉米精量灌溉的兩個主要控制因素。通過對控制因素的試驗研究，找出更合理的控制方法，為玉米精量灌溉自動控制系統(tǒng)的設計提供所需數(shù)據(jù)。
2．玉米精量灌溉控制系統(tǒng)的硬件組成
2.1系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及功能
玉米精量灌溉自動控制系統(tǒng)主要由土壤水分檢測系統(tǒng)、灌溉監(jiān)測控制系統(tǒng)、按鍵顯示系統(tǒng)、電磁閥及相關部件組成。
土壤水分檢測系統(tǒng)主要是土壤水分傳感器對玉米土壤含水率進行實時檢測并將采集到的數(shù)據(jù)反饋給灌溉監(jiān)測控制系統(tǒng)。灌溉監(jiān)測控制系統(tǒng)則是根據(jù)土壤水分傳感器傳回來的數(shù)據(jù)與預設的閾值進行比較，分析。如果土壤水分含量低于預設閥值下限則向單片機控制系統(tǒng)發(fā)出開啟閥門，灌水的指令。反之，當土壤水分含量高于預設閾值上限時，監(jiān)測系統(tǒng)向單片機控制系統(tǒng)發(fā)出關閉電磁閥的指令，停止灌水，實現(xiàn)精量灌溉的自動運行。按鍵顯示系統(tǒng)的功能主要是操作人員可以通過鍵盤向系統(tǒng)輸入玉米生育期各個階段不同的灌水量，從而改變不同階段預設的閥值，系統(tǒng)將自動控制灌溉水量，并顯示玉米土壤環(huán)境和時間日期。
2.2 土壤水分檢測系統(tǒng)的組成
土壤水分含量的采集部分采用數(shù)字式溫濕度傳感器AM2301. AM2301在濕度0-100%RH范圍內(nèi)精度是3%RH。其優(yōu)點是輸出的是數(shù)字量，可以減少外界對采集信號的干擾，并直接送到單片機進行處理，不需要AD/轉(zhuǎn)換，電路簡單，數(shù)據(jù)處理方便， 單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。
2.3 灌溉監(jiān)測控制系統(tǒng)的組成
玉米精量灌溉監(jiān)測控制系統(tǒng)采用的是STC89C52型單片機。STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼。
STC89C52單片機具有40條引腳，引腳說明如下：
VCC（40引腳）：電源電壓 正常接+5V電源。
VSS（20引腳）：接地。
P0端口（P0.0～P0.7，39～32引腳）：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動8個TTL負載，對端口P0寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。
P1端口（P1.0～P1.7，1～8引腳）：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。
RST（9引腳）：復位輸入，高電平有效，在此引腳上保持兩個機器周期的高電平時，將使單片機自動復位。
ALE/PROG（30引腳）：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在非訪問外部存儲器期間，AEL仍以振蕩頻率的1/6固定速率輸出因而它能用作外部時鐘或定時用。但在外部數(shù)據(jù)存儲器存取間，則以1/12的振蕩頻率輸出ALE脈沖，這個引腳也是EZPRMO編程時的編程脈沖輸入端（PROG）。
2.4土壤水分控制采集電路原理
本設計采用AM2301濕度傳感器，通過單片機P1口的高四位和AM2301連接進行土壤濕度采集。三端穩(wěn)壓芯片78N05將12V直流電源穩(wěn)壓成5V，提供給單片機系統(tǒng)使用。數(shù)據(jù)傳輸通過端口p1.0控制串行通信芯片傳給以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。單片機的時鐘電路是由一個12M的晶振和兩個30M的電容組成，它們決定了單片機的工作時間精度為1WS。復位電路由10UF的電容，1K和8.2K的電阻組成。
2.5 按鍵顯示系統(tǒng)
共設有14個鍵，其中功能鍵4個分別為置天數(shù)鍵，，時間顯示鍵，確認鍵及取消鍵，還有10個數(shù)字鍵。K與外中斷“0”連接，當有鍵按下時，CPU響應中斷，進入中斷服務程序。DATA與單片機相連，用于串行傳送數(shù)據(jù)。
3．系統(tǒng)的軟件組成
本系統(tǒng)軟件由灌溉監(jiān)測控制系統(tǒng)和按鍵、顯示系統(tǒng)兩部分組成。灌溉監(jiān)測控制系統(tǒng)由主程序模塊、通信程序模塊和水分數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成。按鍵、顯示系統(tǒng)由主程序模塊、通信程序模塊、實時時鐘模塊、按鍵顯示模塊和存儲程序模塊構(gòu)成。
玉米精量灌溉自動化控制系統(tǒng)軟件具有采集、顯示數(shù)據(jù)，編輯、修改控制閥值等功能，是以控制器為核心的系統(tǒng)優(yōu)化。根據(jù)土壤類型以及玉米生長各時期對水分的需求，選擇相應的狀態(tài)，并實時監(jiān)測水分含量，適時給予水分補給。
4．結(jié)論
通過對玉米精量灌溉自動控制系統(tǒng)的設計及研究，能夠精確感知土壤含水率，自動控制玉米灌溉，達到節(jié)約水資源的目的。并根據(jù)玉米生育期各階段灌水量的要求預設電磁閥閾值，控制灌水量，自動、精確地滿足玉米的生長發(fā)育需求，提高玉米產(chǎn)量。合理的硬件選擇也會降低成本節(jié)省人力資源?！科]
【參考文獻】
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【關鍵詞】節(jié)水農(nóng)業(yè)；灌溉；計算機；應用
我國是一個水資源匱乏的國家，走節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展之路是必然選擇。所謂節(jié)水農(nóng)業(yè)（Water-Saving Agriculture），是指在水資源有限的情況下，根據(jù)不同作物的需水規(guī)律，運用各種先進的技術和措施，節(jié)約并高效率利用灌溉水的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，其最終目的是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益、社會效益及生態(tài)效益的最大化。隨著信息技術的超速發(fā)展和廣泛應用，計算機技術在節(jié)水農(nóng)業(yè)中的應用越來越深入，并成為了未來節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向和趨勢。通過計算機模擬和控制，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的節(jié)水型智能灌溉，科學、合理、高效地利用水資源，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，達到農(nóng)業(yè)水資源的可持續(xù)利用和管理之目的，實現(xiàn)人類社會和自然生態(tài)的和諧相處。
1.我國發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的背景及意義
雖然我國水資源總量豐富，但由于人口基數(shù)大，人均占有量嚴重貧乏，并且我國水資源的空間分布極不平衡，呈現(xiàn)“南多北少，東多西少，西北尤其缺”狀況。據(jù)統(tǒng)計，中國淡水資源總量約為2.8×104億立方米，占全球總量的6%，居所有國家的第4位，僅次于巴西、俄羅斯、加拿大，但人均淡水資源占有量僅2 250立方米，約為世界平均水平的25%，是全球人均淡水資源占有量最貧乏的十三個國家之一。隨著人口的不斷增加，預計到2030年我國的人均淡水資源量將降至1 760 立方米，接近國際公認的嚴重缺水警戒線（人均淡水資源量1 700立方米），形勢不容樂觀。
水是農(nóng)業(yè)的命脈，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水總量為4.0×103億立方米，占全國總用水量的70％左右，而灌溉用水量占到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量的絕大部分（約為90％）。長期以來，受傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作模式和生產(chǎn)水平限制，我國農(nóng)業(yè)灌溉用水存在浪費嚴重現(xiàn)象，利用率僅為45%，遠低于農(nóng)業(yè)發(fā)達國家的平均水平（70%～80%），特別是近年來我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中遭遇的嚴重干旱給我們敲響了警鐘，例如在2010年年初，我國四川、廣西、云南、貴州和重慶西南五省市地區(qū)遭遇嚴重干旱，部分旱區(qū)旱情持續(xù)時間長達5個月，耕地受旱面積達1.11億畝，農(nóng)作物絕收面積超過110萬公頃，經(jīng)濟損失超過350億元。因此，為了應對日趨嚴重的水資源短缺現(xiàn)狀，必須改變現(xiàn)有的浪費嚴重的用水方式，大力發(fā)展抗旱節(jié)水新技術，走節(jié)水農(nóng)業(yè)之路，使有限的水資源發(fā)揮出了最大的效益，這對于中國這樣一個水資源短缺的農(nóng)業(yè)大國尤為重要，是保證我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵所在。
2.計算機在節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應用
2.1數(shù)據(jù)采集與分析
以計算機為工具，建立農(nóng)田水資源利用的決策支持系統(tǒng)（Decision Support Systems，DSS），提高節(jié)水農(nóng)業(yè)決策的科學化，它是實現(xiàn)處方農(nóng)業(yè)、精確農(nóng)業(yè)的核心。所謂DSS是指通過決策科學及相關學科的理論知識和數(shù)據(jù)、模型，以人機交互方式輔助決策者進行半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化決策的計算機應用系統(tǒng)，節(jié)水灌溉系統(tǒng)是一個典型的DSS能解決的問題，通過模擬作物的產(chǎn)量和需水過程的關系，預測農(nóng)田土壤鹽分及水分脅迫對產(chǎn)量的影響，制定農(nóng)田科學的灌溉措施，實現(xiàn)適時適量的精確灌溉，降低灌溉用水量，提高水資源利用效率，達到節(jié)約和高效利用水資源之目的。農(nóng)田灌溉DSS以支持模型運算必需的各種靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫和反映不同地區(qū)自然生態(tài)條件等作物栽培和用水管理經(jīng)驗知識以及具有知識推理機制的專家知識庫作為基本信息支撐，通過總控程序構(gòu)筑灌溉用水決策支持系統(tǒng)的運行環(huán)境，輔以友好的人機界面和人機對話過程，有效地實現(xiàn)了信息查詢、用水管理和系統(tǒng)控制等主要操作功能。
2.2地下滴灌
地下滴灌技術(Subsurface Drip Irrigation，SDI)是指通過地埋毛管上的灌水器將農(nóng)作物所需要的水、肥、藥以均勻、緩慢、準確地滲入到作物根部的新型灌溉技術，尤其適合我國干旱的西北地區(qū)。地下滴灌具有顯著的節(jié)水優(yōu)勢（采用地下滴灌方式水的利用率可達95% 以上），且有利于作物生長，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)以及改善土壤環(huán)境等多方面優(yōu)點。采用計算機灌溉系統(tǒng)，可以自動控制地下滴灌作業(yè)，主要是采用ADI壓力補償管理作業(yè)。該技術已被許多農(nóng)業(yè)發(fā)達國家所應用，其主要設備ADI壓力補償?shù)喂喙懿捎玫晤^雙入口、寬流道、梯形迷宮式結(jié)構(gòu)以降低水流壓力，并與上部的彈性片配合調(diào)整流道的寬度，從而達到穩(wěn)定出水口流量的目的，對提高節(jié)水效率非常明顯。
2.3智能化灌溉管理
智能化灌溉管理是通過配備先進的監(jiān)測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)對氣候的準確測量，自動確定是否需要進行灌溉，或由此確定何時進行灌溉等，自動發(fā)出信號，進行遠距離遙控，實施灌溉作業(yè)。該系統(tǒng)完全依靠計算機自動操作和執(zhí)行的，無需人為干涉，最大程度地實現(xiàn)自動化作業(yè)。通過監(jiān)測設備得到的數(shù)據(jù)可以自動啟動或關閉灌溉程序，如通過雨量計得到的數(shù)據(jù)，自動確定灌溉水量，通過土壤濕度計確定灌溉的深度。操作人員可以通過電話或計算機網(wǎng)絡監(jiān)視、查看、獲得并控制正在發(fā)生的一切灌溉數(shù)據(jù)和動作，系統(tǒng)自動紀錄所有發(fā)生過的事件的詳細數(shù)據(jù)。操作人員和管理者根據(jù)過去發(fā)生的紀錄數(shù)據(jù)，進行分析，做出相應的調(diào)整和決策，真正達到農(nóng)業(yè)灌溉管理系統(tǒng)化和科學化。
2.4自動化灌溉控制
自動化的灌溉控制技術是指在無人干預的情況下，通過由計算機控制的中央灌溉管理系統(tǒng)，根據(jù)地塊和作物的要求適時、適量進行自動灌溉的技術。這種自動化灌溉管理系統(tǒng)可通過反映作物需水的某些參量，預先編制好灌溉程序軟件，灌溉機械自動地按照程序指令，按規(guī)定時間、不同地塊要求，提供不同的灌溉水量。該系統(tǒng)加上遙控裝置后，能夠儲存數(shù)據(jù)，通過個人計算機和通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)遠程灌溉控制和管理?！?/p>
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水資源緊缺已成為嚴重制約我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。農(nóng)業(yè)是我國的用水大戶，用水總量4000億m3，占全國總用水量的70%，其中農(nóng)田灌溉用水量3600-3800億m3，占農(nóng)業(yè)用水量的90%-95%。農(nóng)業(yè)用水中的浪費現(xiàn)象相當嚴重，首先是農(nóng)田灌溉水的利用率低，平均僅為45%左右；其次是農(nóng)田對自然降水的利用率低，僅達到56%；最后是農(nóng)業(yè)用水的效率不高，其中農(nóng)田灌溉水的利用效率僅有1.0kg/m3左右，旱地農(nóng)田水分的利用效率為0.60-0.75kg/m3。根據(jù)權(quán)威部門的預測結(jié)果，在不增加現(xiàn)有農(nóng)田灌溉用水量的情況下，2030年全國缺水高達1300-2600億m3，其中農(nóng)業(yè)缺水500-700億m3。若將農(nóng)田灌溉水的利用率由目前的45%提高到發(fā)達國家的水平70%，則可節(jié)水900-950億m3，如同時提高水的利用效率，農(nóng)業(yè)節(jié)水后不僅可滿足7億t左右的食物生產(chǎn)用水，還能節(jié)約出400-500億m3的水量用于國民經(jīng)濟的其他重要行業(yè)，這無疑會對未來的國家經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展和社會安全穩(wěn)定作出重大貢獻。
農(nóng)業(yè)節(jié)水不僅是我國國民經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展所要求的，也是我國農(nóng)業(yè)資源，尤其是水資源短缺、水土資源配置失衡等嚴峻形勢所決定的。農(nóng)業(yè)節(jié)水對保障國家水安全、糧食安全和生態(tài)安全，推動農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，具有重要的戰(zhàn)略地位和作用。我國農(nóng)業(yè)缺水的問題在很大程度上要依靠節(jié)水予以解決，加強對我國節(jié)水農(nóng)業(yè)技術的研究，以科技創(chuàng)新促進生產(chǎn)力發(fā)展，建立與完善適合我國國情的現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術體系，將成為促進我國節(jié)水農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措之一
1現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術研究進展
隨著全球性水資源供需矛盾的日益加劇，世界各國，特別是發(fā)達國家都把發(fā)展節(jié)水高效農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。發(fā)達國家在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，把提高灌溉（降）水的利用率、單方水的利用效率、水資源再生利用率作為研究重點和主要目標。在研究節(jié)水農(nóng)業(yè)基礎理論基礎上，將生物、信息、計算機、高分子材料等高新技術與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術相結(jié)合，提升節(jié)水農(nóng)業(yè)技術的高科技含量，建立適合國情的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術體系，加快由傳統(tǒng)的粗放農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化的精準農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的進程。
世界各國采用的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術通?？蓺w納為工程節(jié)水技術、農(nóng)藝節(jié)水技術、生物（生理）節(jié)水技術和水管理節(jié)水技術等四類。節(jié)水農(nóng)業(yè)技術的應用可大致分布在四個基本環(huán)節(jié)中:
一是減少灌溉渠系（管道）輸水過程中的水量蒸發(fā)與滲漏損失，提高農(nóng)田灌溉水的利用率；
二是減少田間灌溉過程中的水分深層滲漏和地表流失，在改善灌水質(zhì)量的同時減少單位灌溉面積的用水量；
三是減少農(nóng)田土壤的水分蒸發(fā)損失，有效地利用天然降水和灌溉水資源；
四是提高作物水分生產(chǎn)效率，減少作物的水分奢侈性蒸騰消耗，獲得較高的作物產(chǎn)量和用水效益。節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)達的國家始終把提高上述環(huán)節(jié)中的灌溉（降）水利用率和作物水分生產(chǎn)效率作為重點，在建立了以高標準的襯砌渠道和壓力管道輸水為主的完善的灌溉輸水工程系統(tǒng)和采用了以噴（微）灌技術和改進的地面灌技術為主的先進的田間灌水技術后，節(jié)水農(nóng)業(yè)技術的研究重點正從工程節(jié)水向農(nóng)藝節(jié)水、生物（生理）節(jié)水、水管理節(jié)水等方向傾斜，尤其重視農(nóng)業(yè)節(jié)水技術與生態(tài)環(huán)境保護技術的密切結(jié)合。
1．1農(nóng)藝節(jié)水技術
利用耕作覆蓋措施和化學制劑調(diào)控農(nóng)田水分狀況、蓄水保墑是提高農(nóng)田水利用率和作物水分生產(chǎn)效率的有效途徑。國內(nèi)外已提出許多行之有效的技術和方法，如保護性耕作技術、田間覆蓋技術、節(jié)水生化制劑（保水劑、吸水劑、種衣劑）和旱地專用肥等技術和產(chǎn)品正得到廣泛的應用。如美國中西部大平原由傳統(tǒng)耕作到少耕或免耕，由表層松土覆蓋到作物殘茬秸稈覆蓋，由機械耕作除草到化學制劑除草，都顯著提高了農(nóng)田的保土、保肥、保水的效果和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。法國、美國、日本、英國等開發(fā)出抗旱節(jié)水制劑（保水劑、吸水劑）的系列產(chǎn)品，在經(jīng)濟作物上廣泛使用，取得了良好的節(jié)水增產(chǎn)效果。法國、美國等將聚丙烯酰胺（PAM）噴施在土壤表面，起到了抑制農(nóng)田水分蒸發(fā)、防止水土流失、改善土壤結(jié)構(gòu)的明顯效果。美國利用沙漠植物和淀粉類物質(zhì)成功地合成了生物類的高吸水物質(zhì)，取得了顯著的保水效果。
節(jié)水農(nóng)作制度主要是研究適宜當?shù)刈匀粭l件的節(jié)水高效型作物種植結(jié)構(gòu)，提出相應的節(jié)水高效間作套種與輪作種植模式。例如，在澳大利亞采用的糧草輪作制度中，實施豆科牧草與作物輪作會避免土壤有機質(zhì)下降，保持土壤基礎肥力，提高土壤蓄水保墑能力。
在抗旱節(jié)水作物品種的選育方面，發(fā)達國家已選育出一系列的抗旱、節(jié)水、優(yōu)質(zhì)的作物品種。如澳大利亞和以色列的小麥品種、以色列和美國的棉花品種、加拿大的牧草品種、以色列和西班牙的水果品種等。這些品種不僅具備節(jié)水抗旱性能，還具有穩(wěn)定的產(chǎn)量性狀和優(yōu)良的品質(zhì)特性。特別是近年來，在植物抗旱基因的挖掘和分離、水分高效利用相關的基因定位以及分子輔助標記技術、轉(zhuǎn)基因技術、基因聚合技術等在抗旱節(jié)水作物品種的選育上取得了一些極富開發(fā)潛力的成果。
近年來，水肥耦合高效利用技術的研究已將提高水分養(yǎng)分耦合利用效率的灌水方式、灌溉制度、根區(qū)濕潤方式和范圍等與水分養(yǎng)分的有效性、根系的吸收功能調(diào)節(jié)等有機地結(jié)合起來。通過改變灌水方式、灌溉制度和作物根區(qū)的濕潤方式達到有效調(diào)節(jié)根區(qū)水分養(yǎng)分的有效性和根系微生態(tài)系統(tǒng)的目的，從而最大限度地提高水分養(yǎng)分耦合的利用效率。美國、以色列等國家將作物水分養(yǎng)分的需求規(guī)律和農(nóng)田水分養(yǎng)分的實時狀況相結(jié)合，利用自控的滴灌系統(tǒng)向作物同步精確供給水分和養(yǎng)分，既提高了水分和養(yǎng)分的利用率，最大限度地降低了水分養(yǎng)分的流失和污染的危險，也優(yōu)化了水肥耦合關系，從而提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。
1．2生物（生理）節(jié)水技術
將作物水分生理調(diào)控機制與作物高效用水技術緊密結(jié)合開發(fā)出諸如調(diào)虧灌溉（RDI）、分根區(qū)交替灌溉（ARDI）和部分根干燥（PRD）等作物生理節(jié)水技術，可明顯地提高作物和果樹的水分利用效率。與傳統(tǒng)灌水方法追求田間作物根系活動層的充分和均勻濕潤的想法不同，ARDI和PRD技術強調(diào)在土壤垂直剖面或水平面的某個區(qū)域保持土壤干燥，僅讓一部分土壤區(qū)域灌水濕潤，交替控制部分根系區(qū)域干燥、部分根系區(qū)域濕潤，以利于使不同區(qū)域的根系交替經(jīng)受一定程度的水分脅迫鍛煉，刺激根系的吸收補償功能，使根源信號ABA向上傳輸至葉片，調(diào)節(jié)氣孔保持在適宜的開度，達到不犧牲作物光合物質(zhì)積累而又大量減少其奢侈的蒸騰耗水的目的，與此同時，還可減少作物棵間的土壤濕潤面積，降低棵間蒸發(fā)損失和因水分從濕潤區(qū)向干燥區(qū)側(cè)向運動帶來的深層滲漏損失。RDI是基于作物生理生化過程受遺傳特性或生長激素的影響，在作物生長發(fā)育的某些階段主動施加一定的水分脅迫（即人為地讓作物經(jīng)受適度的缺水鍛煉）來影響其光合產(chǎn)物向不同組織器官的分配，進而提高其經(jīng)濟產(chǎn)量而舍棄營養(yǎng)器官的生長量及有機合成物的總量。因營養(yǎng)生長減少還可提高作物的種植密度，提高總產(chǎn)量，減少棉花、果樹等作物的剪枝工作量，改善產(chǎn)品品質(zhì)。國際上有關調(diào)虧灌溉的研究主要是針對果樹和西紅柿等蔬菜作物，對大田作物的研究較少。
近年來，國內(nèi)外相繼開展了對作物需水量計算方法的大量研究，但這些研究大多以單點的和單一作物的耗水估算為主，在此基礎上采用插值法和面積加權(quán)平均法確定的區(qū)域作物耗水量的精度會受到氣象等因素的空間變異性的影響。目前的重點是將單點的單一作物耗水估算模型的研究擴展到區(qū)域尺度多種作物組合下的耗水估算方法與模型研究上，根據(jù)作物及其不同生育期的需水估算，使有限的水最優(yōu)分配到作物的不同生育期內(nèi)，為研究適合不同地區(qū)的非充分灌溉制度提供基礎數(shù)據(jù)和支撐。隨著遙感技術的應用使得采用能量平衡法估算區(qū)域作物耗水量成為可能，通過遙感獲得的作物冠層溫度來估算區(qū)域耗水量分布的研究變得十分活躍，并在一些發(fā)達國家得到了一定的應用。
1．3水管理節(jié)水技術
為實現(xiàn)灌溉用水管理手段的現(xiàn)代化與自動化，滿足對灌溉系統(tǒng)管理的靈活、準確和快捷的要求，發(fā)達國家的灌溉水管理技術正趨朝著信息化、自動化、智能化的方向發(fā)展。在減少灌溉輸水調(diào)蓄工程的數(shù)量、降低工程造價費用的同時，既滿足用戶的需求，又有效地減少棄水，提高灌溉系統(tǒng)的運行性能與效率。
建立灌區(qū)用水決策支持系統(tǒng)來模擬作物產(chǎn)量和作物需水過程，預測農(nóng)田土壤鹽份及水分脅迫對產(chǎn)量的影響，基于Internet技術和RS、GIS、GPS等技術完成信息的采集交換與傳輸，根據(jù)實時灌溉預報模型，為用戶提供不同類型灌區(qū)的動態(tài)配水計劃，達到優(yōu)化配置灌溉用水的目標。為適應灌區(qū)用水靈活多變的特點，做到適時、適量地供水，需對灌溉輸配水系統(tǒng)的運行模式和相應的自控技術開展研究。目前，國外多采用基于下游控制模式的自控運行方式，利用中央自動監(jiān)控（即遙測、遙訊、遙調(diào)）系統(tǒng)對大型供水渠道進行自動化管理，開展灌區(qū)輸配水系統(tǒng)的自控技術研究。在明渠自控系統(tǒng)運行軟件方面，著重開展對供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度計劃的研究，采用明渠非恒定流計算機模擬方法結(jié)合閘門運行規(guī)律編制系統(tǒng)運行的實時控制軟件。
美國、澳大利亞等國已大量使用熱脈沖技術測定作物莖桿的液流和蒸騰，用于監(jiān)測作物水分狀態(tài)，并提出土壤墑情監(jiān)測與預報的理論和方法，將空間信息技術和計算機模擬技術用于監(jiān)測土壤墑情。根據(jù)土壤和作物水分狀態(tài)開展的實時灌溉預報的研究進展也很快，一些國家已提出幾種具有代表性的節(jié)水灌溉預報模型。在此基礎開展的適合不同地區(qū)的非充分灌溉模式的研究是干旱缺水條件下灌溉用水管理的基礎，隨著水資源短缺的不斷加劇，其研究在國內(nèi)外得到普遍重視。
多采用系統(tǒng)分析理論和隨機優(yōu)化技術，開展灌區(qū)多種水源聯(lián)合利用的研究，以網(wǎng)絡技術支持的智能化配水決策支持系統(tǒng)為基礎，建立起多水源優(yōu)化配置的專家系統(tǒng)，提出不同水源組合條件下的優(yōu)化灌溉與管理模式，合理利用和配置灌區(qū)的地表水、地下水和土壤水，對其進行統(tǒng)一規(guī)劃和管理。在最大限度地滿足作物對水分需求的同時，改善灌區(qū)的農(nóng)田生態(tài)環(huán)境條件。
1．4工程節(jié)水技術
隨著現(xiàn)代化規(guī)模經(jīng)營農(nóng)業(yè)的發(fā)展，由傳統(tǒng)的地面灌溉技術向現(xiàn)代地面灌溉技術的轉(zhuǎn)變是大勢所趨。在采用高精度的土地平整技術基礎上，采用水平畦田灌和波涌灌等先進的地面灌溉方法無疑是實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的重要標志之一。精細地面灌溉方法的應用可明顯改進地面畦（溝）灌溉系統(tǒng)的性能，具有節(jié)水、增產(chǎn)的顯著效益。激光控制土地精細平整技術是目前世界上最先進的土地平整技術，國內(nèi)外的應用結(jié)果表明，高精度的土地平整可使灌溉均勻度達到80%以上，田間灌水效率達到70%-80%，是改進地面灌溉質(zhì)量的有效措施。隨著計算機技術的發(fā)展，在采用地面灌溉實時反饋控制技術的基礎上，利用數(shù)學模型對地面灌溉全過程進行分析已成為研究地面灌溉性能的重要手段。應用地面灌溉控制參數(shù)反求法可有效地克服田間土壤性能的空間變異性，獲得最佳的灌水控制參數(shù)，有效地提高地面灌溉技術的評價精度和制定地面灌溉實施方案的準確性。
除地面灌溉技術外，發(fā)達國家十分重視對噴、微灌技術的研究和應用。微灌技術是所有田間灌水技術中能夠做到對作物進行精量灌溉的高效方法之一。美國、以色列、澳大利亞等國家特別重視微灌系統(tǒng)的配套性、可靠性和先進性的研究，將計算機模擬技術、自控技術、先進的制造成模工藝技術相結(jié)合開發(fā)高水力性能的微灌系列新產(chǎn)品、微灌系統(tǒng)施肥裝置和過濾器。噴頭是影響噴灌技術灌水質(zhì)量的關鍵設備，世界主要發(fā)達國家一直致力于噴頭的改進及研究開發(fā)，其發(fā)展趨勢是向多功能、節(jié)能、低壓等綜合方向發(fā)展。如美國先后開發(fā)出不同搖臂形式、不同仰角及適用于不同目的的多功能噴頭，具有防風、多功能利用、低壓工作的顯著特點。
為減少來自農(nóng)田輸水系統(tǒng)的水量損失，許多國家已實現(xiàn)灌溉輸水系統(tǒng)的管網(wǎng)化和施工手段上的機械化。近年來，國內(nèi)外將高分子材料應用在渠道防滲方面，開發(fā)出高性能、低成本的新型土壤固化劑和固化土復合材料，研究具有防滲、抗凍脹性能的復合襯砌工程結(jié)構(gòu)形式。如已在德國、美國應用的新型土工復合材料GCLS就具有防滲性能好、抗穿刺能力強的明顯特點。此外，管道輸水技術因成本低、節(jié)水明顯、管理方便等特點，已作為許多國家開展灌區(qū)節(jié)水改造的必要措施，開展渠道和管網(wǎng)相結(jié)合的高效輸水技術研究和大口徑復合管材的研制是渠灌區(qū)發(fā)展輸水灌溉中亟待解決的關鍵問題。
2現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術研究發(fā)展趨勢
現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術是在傳統(tǒng)的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術中融入了生物、計算機模擬、電子信息、高分子材料等一系列高新技術，具有多學科相互交叉、各種單項技術互相滲透的明顯特征。現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術涉及的既不是簡單的工程節(jié)水和水管理節(jié)水問題，也不是簡單的農(nóng)藝節(jié)水和生物節(jié)水問題。從支撐現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術的基礎理論而言，需將水利工程學、土壤學、作物學、生物學、遺傳學、材料學、數(shù)學和化學等學科有機地結(jié)合在一起，以降水(灌溉)－土壤水－作物水－光合作用－干物質(zhì)量－經(jīng)濟產(chǎn)量的轉(zhuǎn)化循環(huán)過程作為研究主線，從水分調(diào)控、水肥耦合、作物生理與遺傳改良等方面出發(fā)，探索提高各個環(huán)節(jié)中水的轉(zhuǎn)化效率與生產(chǎn)效率的機理。另一方面，現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術又需要生物、水利、農(nóng)藝、材料、信息、計算機、化工等多方面的技術支持，來建立適合國情的技術體系。
隨著20世紀中葉以來科學技術出現(xiàn)的重大突破，節(jié)水農(nóng)業(yè)領域中大量借助于土壤水動力學、植物生理學的理論和現(xiàn)代數(shù)學方法及計算模擬手段，試圖從整體上來考慮水-土-作物-大氣間的互動作用與關系，定量描述土壤-植物-大氣連續(xù)體中水分和養(yǎng)分運移的轉(zhuǎn)化過程，據(jù)此制定科學的水、肥調(diào)控方案，這使得對節(jié)水農(nóng)業(yè)的研究已由以往單純的統(tǒng)計或?qū)嶒炐再|(zhì)變?yōu)橐婚T有著較為嚴謹?shù)睦碚摶A與定量方法的科學。計算機技術、電于信息技術、紅外遙感技術以及其它技術的應用，使得在土壤水分動態(tài)、土壤水鹽動態(tài)、水沙動態(tài)、水污染狀況、作物水分狀況等方面的數(shù)據(jù)監(jiān)測、采集和處理手段得到長足發(fā)展，促進了農(nóng)業(yè)用水管理水平的提高，而高分子復合材料和納米材料的研制創(chuàng)新正在促使渠道防滲、管道灌溉、覆膜灌溉、坡面集雨等方面孕育著技術上的重大突破。
在提高農(nóng)業(yè)用水的利用率和水的生產(chǎn)效率的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術研究中，不僅涉及到與土壤-植物-大氣系統(tǒng)中的界面過程，水分傳輸和系統(tǒng)反饋的機制，水分調(diào)控的途徑以及大氣水、地表水、地下水、土壤水轉(zhuǎn)化關系等相關領域內(nèi)的前沿技術，還與利用現(xiàn)代高新技術對水資源、土壤水分和作物水分進行監(jiān)測調(diào)控，根據(jù)作物需水規(guī)律進行精量灌溉等關鍵技術有關。為此，必須以具有學科交叉性的重大前沿性技術研究為基礎，研發(fā)與農(nóng)業(yè)節(jié)水相關的重要關鍵技術，探索建立適合國情的現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術體系。
3我國現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術研究重點與內(nèi)容
3．1現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)前沿技術
圍繞作物生理需水與用水、精量控制灌溉等領域，對現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)前沿技術開展原創(chuàng)性研究。通過對水－土－植物關系、干旱條件下植物根信號傳輸和氣孔反應的機制、干旱脅迫鍛煉對植物超補償功能的刺激等問題的研究，帶來農(nóng)業(yè)節(jié)水原理與技術的創(chuàng)新，促進節(jié)水農(nóng)業(yè)新思路的問世和源頭高技術的產(chǎn)生，為我國現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供基礎理論和技術儲備。
作物高效用水與生理調(diào)控技術：
（1）研究主要作物節(jié)水條件下產(chǎn)量形成及可視化的生產(chǎn)模型，獲得維持農(nóng)作物較高水分生產(chǎn)效率的生理和生態(tài)學過程參數(shù)，提出農(nóng)作物根系微生態(tài)系統(tǒng)水分吸收功能調(diào)控模型和水分利用整體超補償功能環(huán)境反應模型；
（2）研究不同生態(tài)區(qū)域內(nèi)主要農(nóng)作物(小麥、玉米、棉花、水稻)非充分灌溉條件下的需水量季節(jié)分布和計算模式和不同節(jié)水灌溉技術條件下的作物需水和耗水模型，提出作物水分生產(chǎn)函數(shù)與有限水量條件下的非充分灌溉制度，得到不同節(jié)水灌溉方式下實施非充分灌溉制度的技術；
（3）研究主要農(nóng)作物(小麥、玉米、棉花、水稻、果樹)調(diào)虧灌溉的指標體系(最佳凋虧階段和調(diào)虧程度)，提出不同養(yǎng)分水平或施肥條件下調(diào)虧灌溉的模式及相應的指標，獲得作物調(diào)虧灌溉的田間實施技術；
（4）研究主要農(nóng)作物(小麥、玉米、棉花、水稻)控制性分根交替灌溉的指標體系，提出不同養(yǎng)分水平或施肥條件下控制性分根交替灌溉的模式及相應參數(shù)，獲得不同土壤、作物下控制性分根交替灌溉的灌水技術要素最優(yōu)組合設計方法及的田間實施技術；
作物需水信息采集與精量控制灌溉技術：
（1）研究作物對水分虧缺信息的感受、傳遞與信號轉(zhuǎn)導的過程，建立作物水分信號診斷指標體系，獲得利用作物莖桿變形測量診斷作物缺水狀況的新技術與新產(chǎn)品；
（2）研究作物水分區(qū)域分布監(jiān)測技術和作物蒸騰過程快速監(jiān)測技術，提出區(qū)域土壤水分空間變異性與最佳動態(tài)監(jiān)測布點方式和區(qū)域土壤墑情監(jiān)測預報技術，獲得土壤水分動態(tài)快速測定與預報技術及新產(chǎn)品；
（3）以土壤墑情監(jiān)測預報、作物水分動態(tài)監(jiān)測信息與作物生長信息的結(jié)合為基礎，研究運用模糊人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)通訊技術和網(wǎng)絡技術建立具有監(jiān)測、傳輸、診斷、決策功能的作物精量控制灌溉系統(tǒng)，研制開發(fā)智能化的灌溉信息采集裝置和智能化的灌溉預報與決策支持軟件。
農(nóng)田水肥調(diào)控利用與節(jié)水高效作物栽培技術：
（1）以小麥、玉米、棉花等主要作物為對象，研究不同區(qū)域、種植制度、地力基礎和水資源狀況下主要作物農(nóng)田養(yǎng)分供應與利用模式，提出不同水分條件下獲得最高水分利用效率的水分與養(yǎng)分最佳參數(shù)組合；
（2）研究不同灌溉方式下作物根區(qū)水分養(yǎng)分遷移、轉(zhuǎn)化和吸收的動力學過程，提出相應的作物根際水肥耦合循環(huán)與調(diào)控模型，獲得以提高水肥耦合利用效率為目標的田間節(jié)水灌溉技術參數(shù)的最優(yōu)組合；
（3）以小麥、玉米、棉花等主要作物為對象，研究農(nóng)田高效用水的作物群體時空分布特征，影響農(nóng)田整體抗旱特性和水分利用效率的群體因素和調(diào)控技術；構(gòu)建主要農(nóng)作物高效用水群體優(yōu)化結(jié)構(gòu)的綜合栽培技術體系。
3．2現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)關鍵技術
以田間節(jié)水灌溉、灌溉用水管理、農(nóng)藝與化控節(jié)水等為重點，適當考慮干旱缺水地區(qū)特殊水源的開發(fā)與高效利用，研究現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)關鍵技術，創(chuàng)制一批新型的農(nóng)業(yè)節(jié)水新產(chǎn)品與新材料，促進節(jié)水農(nóng)業(yè)技術水平的提升，為我國農(nóng)業(yè)節(jié)水提供適合國情的實用性應用技術。
田間節(jié)水灌溉技術：
（1）研制抗堵、耐用、價廉的微灌灌水器，開發(fā)新型微灌過濾器、注肥器及系統(tǒng)控制設備；
（2）研究節(jié)能異形噴嘴噴頭、可調(diào)仰角及可調(diào)霧化程度的噴頭、噴灑區(qū)域為矩形的噴頭，開發(fā)適宜于園林噴灌的升降式噴灌裝置，改進扇形轉(zhuǎn)動的搖臂式噴頭，研制新型移動式輕小型噴灌機組和智能控制低壓變量自走式噴灑機組；
（3）研究土地精平標準與激光控制平地技術，開發(fā)國產(chǎn)激光控制平地鏟運設備和相應的液壓升降控制系統(tǒng)，提出與激光控制平地技術實施相配套的田間灌排工程系統(tǒng)模式，研究地面灌溉技術控制參數(shù)，開發(fā)田間波涌灌溉控制設備、田間多孔閘管灌溉系統(tǒng)和田間灌溉自動控制設備；
（4）研發(fā)適合家庭規(guī)模的可調(diào)式小型免耕坐水播種技水與設備，創(chuàng)制集灌水、播種、施肥于一體的新型多功能行走式局部施灌機。
灌溉系統(tǒng)輸配水監(jiān)控與調(diào)配技術：
（1）研發(fā)水分損失小、價廉、精度高、抗干擾性強的渠系量水設備，研制具有量水和控制雙重功能的取水口量水設施、新型管道量水儀表、適合高含沙渠道采用的量水裝置等，開發(fā)經(jīng)濟實用的灌區(qū)自動化量水二次儀表及設備、井灌區(qū)計量與控制用水裝置等；
（2）開發(fā)基于局域網(wǎng)絡、Internet網(wǎng)絡與RS和GPS技術相結(jié)合的灌區(qū)動態(tài)管理信息采集、傳輸和分析技術，研究灌溉系統(tǒng)的計算機識別技術和動態(tài)配水系統(tǒng)下非恒定流模擬仿真技術和水量與流量的實時調(diào)控技術；
（3）研究灌區(qū)中央控制系統(tǒng)自動控制技術和水力自動控制技術，開發(fā)灌溉配水系統(tǒng)的閘門控制模式及基于模糊控制方法的靈活方便的控制器。
農(nóng)藝節(jié)水技術：
（1）以小麥、玉米等大田作物及林草為重點，應用分子標記輔助選擇、轉(zhuǎn)基因、基因聚合技術結(jié)合常規(guī)育種的方法，創(chuàng)制抗旱節(jié)水型、水分高效利用型的優(yōu)異育種新材料，選育抗旱節(jié)水與高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)相結(jié)合型的新品種（組合）；
（2）研究主要生態(tài)區(qū)域節(jié)水高效型的作物種植結(jié)構(gòu)和適合區(qū)域特點的節(jié)水高效間作套種與輪作等種植模式，提出主要種植制度周期內(nèi)農(nóng)田水分高效利用技術控制要素和集成化參數(shù)，得到節(jié)水型農(nóng)作制度優(yōu)化技術及其量化指標；
（3）以旱地土壤水庫增容為核心，研究等高種植集雨蓄水保墑技術和田間集雨栽培技術、少耕免耕保水保肥技術、地力培肥有機旱作技術、降低田間蒸發(fā)的覆蓋保墑技術等雨水就地高效利用技術，提出旱地農(nóng)田節(jié)水抗旱能力的糧草輪作技術、糧經(jīng)飼作物立體種植高效用水技術等。
新型農(nóng)業(yè)節(jié)水材料與產(chǎn)品：
（1）研究利用納米技術改進防滲材料的性能，研制新型土壤固化劑、新型復合土工膜料和填縫材料，鹽漬土和膨脹土等特殊土類渠道的專用防滲材料，開發(fā)新型保溫復合材料和環(huán)保型混凝土補強新材料，創(chuàng)制用于管道輸水的高分子復合材料大口徑管材和管件；
（2）研發(fā)適合旱區(qū)應用的新型低成本、高效率的坡面集雨固化土材料、綠色環(huán)保型集雨面噴涂材料、生物集雨材料和田間集雨材料等；
（3）篩選具有控制蒸騰功能的外源物質(zhì)，研究植物蒸騰抑制劑，研制具有抗旱節(jié)水、防病殺蟲、高效環(huán)保等多種功能的種衣劑，開發(fā)以生物材料（藻類、纖維、沙漠植物等）或化學材料為基質(zhì)的新型保水劑，創(chuàng)制低成本的高效多功能水土保持劑與土壤結(jié)構(gòu)改良劑；
（4）研發(fā)由天然材料和改性天然材料（重點是植物纖維和淀粉類）制成的可被微生物完全分解為對環(huán)境無害物質(zhì)的新型覆蓋材料，開發(fā)具有增溫、保墑、增產(chǎn)、無殘留的多功能液體覆蓋材料，改性和創(chuàng)制新型液膜等。
水源開發(fā)與高效利用技術：
（1）建立區(qū)域雨水資源高效利用技術體系和最優(yōu)開發(fā)模式及智能決策系統(tǒng)軟件，研發(fā)適合旱區(qū)應用的新型、高效工程和生物雨水集蓄形式，提出新型集雨設施結(jié)構(gòu)形式和現(xiàn)場成型技術，獲得雨水集蓄與高效利用工程系統(tǒng)設計軟件；
（2）研究低成本、節(jié)能型的微咸水開發(fā)利用技術，建立微咸水灌溉下的控制指標體系和作物灌溉制度，提出微咸水灌溉下土壤水鹽運動規(guī)律與調(diào)控技術，得到咸水與淡水混灌和輪灌的應用模式；
（3）研究再生水灌溉對土壤、地下水及作物品質(zhì)的影響，提出再生水作物安全高效利用指標量化體系，開發(fā)利用再生水灌溉的不同灌水方式、再生水與潔凈水混灌或輪灌的應用技術以及不同再生水灌溉方式下的作物灌溉制度。
4現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術研究帶來的貢獻
在現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)前沿技術萬面，將提出作物高效用水生理調(diào)控指標體系、作物非充分灌溉下的需水指標體系和灌溉制度、作物調(diào)虧灌溉的指標體系，建立作物水分信號采集與缺水敏感指標測定和作物精量控制灌溉方法、動態(tài)配水系統(tǒng)下的非恒定流模擬仿真技術和水量實時調(diào)控方法等。研究內(nèi)容無論是在應用基礎理論上還是在技術上均具有源頭創(chuàng)新性，會加速我國現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)技術體系的建立。
[關鍵詞] 農(nóng)田 水利建設 節(jié)水灌溉技術
[中圖分類號] S27 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650（2016）10-0288-01
前言
我國自成立以來，農(nóng)業(yè)的發(fā)展始終是人們廣泛關注的話題?，F(xiàn)階段，水利設施對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響更加不容忽視，而在積極建設水利工程的過程中，必須注重科學性和針對性，要想應用水利工程推動農(nóng)業(yè)的進步，相關部門需要綜合應用多種先進技術。在這種情況下，積極加強農(nóng)田水利建設中節(jié)水灌溉技術的研究具有重要意義。
1 我國農(nóng)田水利灌溉技術中的缺陷
1.1 技術和設備落后
據(jù)有效數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)階段，我國多數(shù)農(nóng)田水利工程基本上都構(gòu)建于上世紀七十年代，因此，我國農(nóng)田水利工程擁有相對落后的技術以及較低的灌溉能力。此類工程在運行過程中，很多設備因長期沒有得到科學的維修和保養(yǎng)而失去了正常運行的能力，而老化現(xiàn)象在多數(shù)工程中也開始越來越嚴重。針對設備來講，由于運行時間過長，沒有得到及時的更新，導致其功能、運行效率都明顯降低[1]。面對這一現(xiàn)狀，在沒有及時的維護和更新設備的背景下，較低的灌溉效率在農(nóng)田水利工程中呈現(xiàn)出來，這不僅嚴重影響了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，同時對國民經(jīng)濟的整體進步也產(chǎn)生了嚴重的阻礙作用。
1.2 缺乏對農(nóng)田水利建設工程的重視
近年來，我國在積極進行現(xiàn)代化經(jīng)濟建設的過程中，對農(nóng)業(yè)發(fā)展的重視程度有待提升，這主要體現(xiàn)在，部分地區(qū)在農(nóng)業(yè)發(fā)展方面，還在沿用傳統(tǒng)的農(nóng)田水利工程；同時，工業(yè)廢水對農(nóng)田灌溉源頭的污染嚴重，治理力度薄弱；輸水過程中的部分渠道產(chǎn)生了堵塞現(xiàn)象，導致部分傳統(tǒng)農(nóng)田水利工程被廢棄等。從國家的角度來看，在未來的發(fā)展中，相關部門必須制定先進的農(nóng)田水利灌溉工程建設政策，并加大資金投入力度，從而為我國農(nóng)田水利的發(fā)展構(gòu)建一個良好的環(huán)境，為推動我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展做貢獻[2]。
2 農(nóng)田水利建設中節(jié)水灌溉技術的應用
近年來，我國加大了農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術的研究力度，為了提升農(nóng)田水利工程的建設質(zhì)量，噴微節(jié)能灌溉技術得到了廣泛應用，同時節(jié)約水資源同配水過程實現(xiàn)了結(jié)合，從長遠的角度來看，綜合傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉技術與新技術也是至關重要的。
2.1 噴微節(jié)能灌溉技術
近年來，我國在積極進行現(xiàn)代化建設的過程中，能源浪費現(xiàn)象嚴重，對環(huán)境以及生態(tài)造成了破壞，這種現(xiàn)象不利于我國實現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展。在這種情況下，我國提出了節(jié)約能源的戰(zhàn)略目標，其中一項重要的內(nèi)容就是節(jié)約水資源。我國是農(nóng)業(yè)大國，在農(nóng)業(yè)灌溉過程中需要耗費大量的水資源，從這一角度出發(fā)加大水資源節(jié)約力度，積極構(gòu)建農(nóng)田水利工程至關重要，噴微節(jié)能灌溉技術就是在這種情況下產(chǎn)生并得到廣泛應用的[3]。該技術具有自動化和機械化水平強的特點，在灌溉過程中，針對大面積農(nóng)田可以有效應用自帶噴頭，而工作人員只需要進行簡單的操作便能夠完成工作，由此可見，在對該技術進行應用的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的目的。
2.2 將節(jié)約水資源同配水過程相結(jié)合
輸水管道是農(nóng)田水利灌溉過程中的一個重要環(huán)節(jié)，在灌溉技術不斷進步的背景下，信息化和智能化特點在輸水系統(tǒng)當中得以實現(xiàn)。澆筑混凝土保護層以及開外渠道是灌溉渠道防滲工程當中的重要組成部分，這些環(huán)節(jié)在實際施工過程中，也完全實現(xiàn)了機械自動化。與此同時，在配水的管理當中，相關人員也可以在對計算機進行應用的過程中，提升調(diào)控和檢測的效率和精確性，從而在控制輸水時，精度得以提升。由此可見，在實現(xiàn)節(jié)約水資源的目的過程中，將這一理念同配水過程進行緊密的結(jié)合，不僅能夠促使灌溉的效率有效提升，更能夠保證水利工程成本的降低。
2.3 綜合傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉技術與新技術
我國農(nóng)業(yè)在長期的發(fā)展中已經(jīng)形成了一套傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉技術，這些技術雖然存在落后的特點，但是其自身的優(yōu)勢也是不容忽視的。新時期，在積極加強農(nóng)田水利建設中節(jié)水灌溉技術研究的過程中，相關人員應當對傳統(tǒng)灌溉技術中的優(yōu)勢進行保留，并在此基礎上引進先進的灌溉技術，促使二者在應用過程中實現(xiàn)優(yōu)勢互補，根據(jù)我國各個地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展特點，逐漸形成適用于我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的灌溉技術[4]。而這一切措施的實施都必須建立在促進我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化模式得以形成的基礎上。
結(jié)束語
綜上所述，在科學和技術不斷進步的背景下，多樣性成為現(xiàn)有節(jié)水灌溉技術的主要特點，不同的技術在使用過程中都擁有自身的優(yōu)勢和限制性條件。因此相關工作人員必須針對當?shù)氐木唧w情況科學選擇和應用節(jié)水灌溉技術，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率的提升奠定良好的基礎。
參考文獻
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關鍵詞：周口 灌溉工程 現(xiàn)代化 效益
中圖分類號：TV21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（c）-0230-01
周口市位于河南省東南部，沙河，穎河，賈魯河匯流于此，周口素有“小武漢”之稱。本區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，春天干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季旱澇交替，冬天干冷少雪。降水具有季節(jié)性，年際變化特點。
隨著我市經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展勢在必行。目前，我市城市建設速度驚人，幾年之內(nèi)，高樓林立，廠房片地，燈壁輝煌，然而農(nóng)村基礎工程建設相當滯后。我市是農(nóng)業(yè)大市，農(nóng)村人口眾多，土地仍舊是農(nóng)村人的命根。窄窄的水泥路讓人們擺脫了泥濘，大型的機械讓農(nóng)民扔掉了鐮刀，架車。可是人們?nèi)匀灰媾R抗旱排澇中受熱受凍，人員缺少，資源浪費等多種狀況的窘面。就此，我想加強本市農(nóng)村現(xiàn)代化灌溉工程建設非常必要，這一問題的解決利國利民。
1 加大我市農(nóng)村現(xiàn)代化水利灌溉必要性分析
1.1 可以解決第一產(chǎn)業(yè)和的二產(chǎn)業(yè)用工需求矛盾
城市化發(fā)展進程加快，農(nóng)閑季節(jié)進城務工人員越來越多，他們大多數(shù)是青壯年勞力，而留守在家的大部分是老人和孩子，他們的體力有限，落后的噴灌方式對他們來說難度較大。而出現(xiàn)旱情時，城內(nèi)的務工人員又不能及時回家，這樣就造成抗旱時，農(nóng)村人員緊缺狀況，直接導致農(nóng)作物減產(chǎn)，甚至絕收。迄今，在我市仍有很多良田是靠天看收成，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)說明了我市農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平不高，突出表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)灌溉上。粗放式的管理，靠天吃飯，給我國農(nóng)業(yè)帶來很大損失。如果我們擁有現(xiàn)代化的灌溉工程，我們只需接上噴頭，合上空開，一切問題就解決了。務農(nóng)人員也不辛苦了，適時合理灌溉農(nóng)作物增產(chǎn)了，在外務工人員又能安心做工，增加的收入可以補貼農(nóng)業(yè)，何樂而不為呢？
1.2 現(xiàn)代化的灌溉技術應用可節(jié)約水資源，保持良好的生態(tài)環(huán)境
水在農(nóng)作物生長中占重要地位，種子的萌發(fā)期，苗木快速生長期，過冬期都離不開水。農(nóng)作物生長所需水分，一部分來自大自然的恩賜，一部分需人工灌溉。人工灌溉方面，我市大部分縣扔用機器抽水噴灌或漫灌，這一方面浪費了大量的水資源，另一方面影響了土壤微生物的活動，再加上不合理的亂施肥，破壞了土壤結(jié)構(gòu).我國雖然人口眾多，地大物博，但我國仍然是一個水資源缺乏的國家，許多大城市飲用水緊張，地下水位急劇下降，給人們的生活帶來了許多不便。如果我們有了現(xiàn)代化的農(nóng)田灌溉工程，農(nóng)田實現(xiàn)了控量適時適量灌溉，不僅保證農(nóng)業(yè)豐收，農(nóng)民豐衣足食，而且可以節(jié)省大量的地下水資源，造福子孫后代。有條件的縣鄉(xiāng)可以引河水進行農(nóng)田灌溉，這樣更有利于水資源的合理使用，節(jié)約大量地下水。水資源的合理利用可以優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，動植物生息繁衍都離不開水，如果我們有了現(xiàn)代化的灌溉工程，灌溉時適量用水，不僅能滿足農(nóng)作物生長用水，而且能減少對土壤微生物的影響，另外還可以節(jié)約大量水資源。
2 現(xiàn)代化高效水利工程對我市農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的多種效益分析
2.1 經(jīng)濟效益分析
（1）節(jié)約水資源，節(jié)約能源效益。我市目前多采用機器抽水噴灌，漫灌，灌溉水利用系數(shù)約為0.685，現(xiàn)代化高效節(jié)水灌溉工程建成后低壓噴灌，滴管，灌溉水利用系數(shù)可達到0.855，每年可節(jié)約大量水資源。同時每公頃按節(jié)約22.5千克柴油算，每年可節(jié)約360萬千克然能。
（2）作物增產(chǎn)效益。如果按農(nóng)作物每公頃增產(chǎn)1000千克，我市每年可多產(chǎn)糧食16000萬千克。農(nóng)林瓜果增產(chǎn)更為明顯。除去工程分攤外。農(nóng)業(yè)多收入相當可觀。
（3）省時，省工效益。現(xiàn)代化水利工程建成后，灌溉自動化，將節(jié)約大量勞力。傳統(tǒng)方法灌溉，1公頃需3人花費一天時間澆灌。每人每天100報酬。一公頃地需300元，現(xiàn)代化水利工程建成后，每公頃地可省200元，全市可省3200萬元工時費。
（4）集約效益?，F(xiàn)代化農(nóng)村水利工程的建設，有利于合理的利用資金，節(jié)約資金。以前農(nóng)村是個散攤子，農(nóng)民各顧各。很多農(nóng)事操作起來浪費了大量農(nóng)業(yè)資金。就抗旱這一事來說，每家都有一套設備，用的時間少，閑置時間多，占據(jù)了大量資金，設備的使用壽命也很短。現(xiàn)代化的水利工程，使用周期長，效率快，效益高，建設資金可分期分攤回收。
2.2 社會和環(huán)境效益分析
現(xiàn)代水利高效灌溉工程的建設，有利于緩解工業(yè)用水，飲用水與農(nóng)業(yè)用水緊張的矛盾，同時也解放一部分生產(chǎn)勞力。促進城市與農(nóng)村和諧發(fā)展，第一產(chǎn)業(yè)與第二產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展。它起到預防旱澇災害，保證農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，利于農(nóng)村穩(wěn)定。合理水資源利用不僅給農(nóng)作物生長創(chuàng)造了良好條件，促進其增收增產(chǎn)，而且有利于土壤微生物的生存，起到改良土壤作用。同時有利于農(nóng)田生態(tài)氣候的形成。
3 我市建設現(xiàn)代化水利灌溉工程可行性分析
3.1 經(jīng)濟可行分析
從以上經(jīng)濟效益分析看，我市農(nóng)村建設現(xiàn)代化水利灌溉工程具有巨大的利益。從資金來源上看，農(nóng)村水利建設是國家主要扶植項目，便于資金調(diào)撥，同時，我市存在多種所有制資金可投入使用。也可以多渠道引用外資。
3.2 技術可行性分析
我國目前有許多低壓灌溉工程，滴灌，微噴灌工程技術可參考。我市有很多水利，農(nóng)業(yè)工程師可進行技術指導和監(jiān)理。
3.3 社會可行性分析
隨著社會文明不斷進步，人們的思想覺悟在不斷提高，社會化的大生產(chǎn)，增強了人們的合作意識，經(jīng)濟意識。人們會接受這一利國利民工程的建設。
4 現(xiàn)代化農(nóng)田水利灌溉工程建設與管理建議
4.1 建立工程規(guī)劃制度
良好工程的出現(xiàn)是合理規(guī)劃與嚴格施工的結(jié)果，工程建設要有審批與復查手續(xù)，有可追溯的原因，有可承擔責任之人。
4.2 工程建設必須公開招標，接受農(nóng)民監(jiān)督
農(nóng)民是工程的利用者，他們會真心參與招標監(jiān)督，他們更希望有實力的企業(yè)中標，建造出優(yōu)質(zhì)工程。
總之，隨著我市農(nóng)業(yè)建設的發(fā)展，建立建設高效農(nóng)業(yè)，現(xiàn)代化的水利灌溉工程的建設必不可少，這一工程的實施又進一步把農(nóng)民從繁重的勞作中解脫出來。不僅節(jié)約了大量的水資源，而且有利于生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化。不僅集約了資金，而且節(jié)約了資金?，F(xiàn)代化的水利灌溉工程建造，可以預防農(nóng)田旱澇災害，穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)灌溉工程的建造，將是我市農(nóng)業(yè)發(fā)展史上一個里程碑。它是一項重要的民心工程，必將得到社會各界的大力支持。
【關鍵詞】農(nóng)田水利工程；節(jié)水灌溉技術；應用分析
節(jié)水是整個農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的核心，也是未來節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)研究和發(fā)展的方向。針對水資源在運送過程中和田間灌溉工程中的損耗，借助一些工程設施減少水資源的蒸發(fā)和下滲，讓更多的水資源灌溉到田間地頭，提高水資源的利用率。下文將對農(nóng)田水利工程中的節(jié)水灌溉技術進行詳細的論述。
一、我國農(nóng)田水利節(jié)水灌溉的現(xiàn)狀
農(nóng)業(yè)水利體系的建設是作為我國農(nóng)業(yè)水利整體的一個重要部分和內(nèi)容，與人們生活息息相關，并且也在很大程度上影響我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，并直接體現(xiàn)著農(nóng)業(yè)對于老百姓的受益程度。國外比如美國、日本、荷蘭以及以色列等對于節(jié)水灌溉技術的研究比較早，其投入的資金以及精力也相對較多，所以節(jié)水灌溉技術在這些國家有著很好、很先進的應用，且發(fā)揮了很重要的作用。而我國對于節(jié)水技術的研究起步晚，資金投入也較少，所以該技術的研究推廣與應用就相對的發(fā)展較為遲緩。同時，我國也是水資源較為貧乏的國家，水資源只占世界總水資源的百分之六，所以日益膨脹的人口和緊缺的水資源之間的矛盾已經(jīng)越來越明顯，水資源的匱乏已經(jīng)成為影響我國經(jīng)濟發(fā)展的一個重要因素。灌溉方式的不合理、不科學使得我國本來就較為缺乏的水資源利用效率更加低下，水資源浪費現(xiàn)象嚴重，這又在一定程度上加劇了水資源的短缺。因此，要大力發(fā)展節(jié)水灌溉以及相關的農(nóng)業(yè)技術已經(jīng)至關重要了，這也是我國建設現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)、使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向高效率、高產(chǎn)出和高品質(zhì)發(fā)展的必然選擇。
二、節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田水利工程的應用分析
節(jié)水灌溉技術的采用不能完全脫離我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎和現(xiàn)狀，應該要結(jié)合目前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的情況來進行有針對性的研究。目前，已經(jīng)推廣和研究的相關節(jié)水灌溉技術大概有十幾種，每種技術都有使用條件和使用優(yōu)缺點。下文將對四種主要的節(jié)水灌溉技術進行論述。
1.噴灌式節(jié)水灌溉技術
該項技術主要應用于大面積的農(nóng)田灌溉，借助噴灌機，實現(xiàn)節(jié)水灌溉。該項技術的工作原理是，利用噴灌機運行時的壓力，帶動卷盤，促使水資源可以通過軟管，實現(xiàn)正常灌溉，在噴灌機上安裝噴頭，保障農(nóng)田水利可以大面積接受噴灌水分，農(nóng)田灌溉的路線可以自行設計，自由移動噴灌機即可，隨著噴灌機的移動，實現(xiàn)農(nóng)田水利各個方向及方位的灌溉。該技術的優(yōu)點是，能夠適用在不同的農(nóng)田地形中，操作上比較方便，不需要復雜的管理方式，可以實現(xiàn)自動化的技術控制，灌溉效率非常高。技術缺點：耗損相對較大，占據(jù)農(nóng)田面積較大，必須借助設備通道才可實現(xiàn)噴灌，所以在農(nóng)田內(nèi)需建設專用通道，浪費農(nóng)田面積。
2.微灌式節(jié)水灌溉技術
該技術主要應用于大棚種植，尤其是蔬菜類的作物，在大棚室內(nèi)完成灌溉。 該技術的工作原理是，根據(jù)作物的需水要求和灌溉周期，利用滴灌或微噴的方式，在農(nóng)田灌溉區(qū)域，構(gòu)建通水管道，在管路周圍安裝灌水器，還可在灌水的同時，融入作物所需要的養(yǎng)料、肥料，直接將管路放置在作物的根部，促使水分在重力的作用下，順利流入農(nóng)田內(nèi)，達到灌溉的效果。該技術的優(yōu)點是，節(jié)水效果較好，既可以防止水分外泄，也可防止水分過度蒸發(fā)，而且技術所需要的組合設備比較簡單，基本是由管路、滴頭、滴灌等組成，不需要規(guī)模較大的機械設備，有效做好水資源節(jié)約的工作。
3.井灌式節(jié)水灌溉技術
此技術主要是防止過度使用地下水資源，防止地下水位過低，利用科學的生態(tài)搭配，達到節(jié)水灌溉的效果。圍繞農(nóng)田的生態(tài)水資源，進行合理的劃分，例如：將井灌高峰期安排在農(nóng)田急需水分的時期，除此時期以外，盡量降低農(nóng)田的灌水量和灌水周期，以農(nóng)田的總產(chǎn)為生產(chǎn)目的。可以將井灌設置到農(nóng)田的中心位置，利用干管與直管，形成移動式的井灌系統(tǒng)，安裝兩套井灌系統(tǒng)，達到井灌的最佳狀態(tài)，井灌式的節(jié)水灌溉技術，既可以有效分配地下水源，避免水資源的無理開采，又可以達到節(jié)水高產(chǎn)的狀態(tài)。
4.防滲式節(jié)水灌溉技術
此技術主要用于水庫灌溉的農(nóng)田水利，因為水庫蓄水本身含量較少，不可實現(xiàn)循環(huán)或再生效果，所以需以水庫含量為主，實行農(nóng)田節(jié)水灌溉。該項技術的工作原理是，在農(nóng)田中加入防滲薄膜，避免灌溉時，水資源滲漏到無需灌溉區(qū)域，造成水資源浪費，一般農(nóng)田在實行防滲技術時，基本會建立專有的通水渠道，如混凝土、石塊等，著實提高防滲效果。該技術的優(yōu)勢是，技術設備穩(wěn)定性較高，而且可以長期使用，既可以實現(xiàn)水資源的外部貯存，還可以避免水資源的蒸發(fā)及滲透。
三、節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田水利工程中應注意的事項
1.根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，選用合適的節(jié)水灌溉技術
農(nóng)田的水土條件不同與農(nóng)作物的類型不同，所選用的節(jié)水灌溉技術也是不相同的。節(jié)水灌溉技術的選用要因地制宜，符合農(nóng)作物的特點以及農(nóng)田的水土條件。在應用農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術的過程中，對于產(chǎn)出效益不高的大田糧食作物，應該采用以地面灌溉為主的節(jié)水灌溉技術。并且還要加強對于膜壟溝灌技術等投資較小的技術的推廣和應用。在條件比較好的狀況下，農(nóng)田水利工程中可以選擇噴灌技術或是滴灌技術等需要較高投資的節(jié)水灌溉技術。
2.要依據(jù)農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整確定節(jié)水灌溉技術的選用和變化
調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)就是擴大林草的種植面積壓縮耕地種植面積，擴大經(jīng)濟作物的種植面積減少糧食的種植面積，以及擴大耗水較低作物的種植面積減少耗水高農(nóng)作物的種植面積，以此來選擇和確定節(jié)水灌溉的技術，保證單位用水量的農(nóng)作物的經(jīng)濟效益和產(chǎn)出。
3.加強對節(jié)水灌溉工程的管理
加強對農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程的管理，是提高灌溉工程使用效率的一種有效措施。當前我國存在一種普遍現(xiàn)象，就是在節(jié)水灌溉工程的建設前期各部門的重視程度都很高，并且會親臨現(xiàn)場實施指導工作，但是在工程建成后相關部門就疏忽了對工程的管理。針對這種情況相關管理部門應該提高認識，轉(zhuǎn)變工作態(tài)度，根據(jù)節(jié)水灌溉工程管理的需要制定科學的管理制度，并成立專門的管理機構(gòu)安排專人定期對節(jié)水灌溉工程進行監(jiān)督管理，及時發(fā)現(xiàn)工程項目在使用過程中產(chǎn)生的一些問題，安排專人進行檢修，最大程度的提高農(nóng)村節(jié)水灌溉工程的使用效率。
四、結(jié)束語
綜上所述，在發(fā)展節(jié)水灌溉工程時，不僅需要建立相應的水利工程，同時還需要對當?shù)氐淖匀粭l件、社會經(jīng)濟條件等綜合性的因素進行全面的考察，只有這樣節(jié)水灌溉水利工程才能最大程度的發(fā)揮效用，充分的解決當前水資源與農(nóng)業(yè)灌溉之間的尖銳矛盾。
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關鍵詞 無線傳感器;網(wǎng)絡技術;農(nóng)業(yè)自動化
中圖分類號 TP393文獻標識碼 A文章編號 1674-6708(2010)18-0129-02
1 無線傳感器網(wǎng)絡研究背景以及發(fā)展現(xiàn)狀
隨著半導體技術、通信技術、計算機技術的快速發(fā)展,90年代末,美國首先出現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)。WSN是由布置在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)傳感器節(jié)點以無線通信方式形成一個多跳的無線自組網(wǎng)(Ad hoc),其目的是協(xié)作的感知,采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息,并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者是WSN的三要素。將Ad hoc技術與傳感器技術相結(jié)合,人們可以通過WSN感知客觀世界,擴展現(xiàn)有網(wǎng)絡功能和人類認識世界的能力。WSN技術現(xiàn)已經(jīng)被廣泛應用。
2 WSN技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化中的應用
2.1 我國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展過程受到了社會以及自然兩方面的影響。我國是農(nóng)業(yè)大國,建國初期,為了解決糧食供應短缺問題,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上,注重產(chǎn)量,當前我國溫飽問題基本得到解決,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應該用經(jīng)濟效應來衡量,注重產(chǎn)業(yè)效率,我國大部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相當?shù)穆浜?仍然靠人力、畜力耕種,限制了勞動力,提高了生產(chǎn)成本。因此我國農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢應走向自動化,高效率,高精度的機械化,智能化生產(chǎn)。
2.2 WSN技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用
2002年,英特爾公司在餓勒岡建立了世界上第一個無線葡萄園,將無線傳感器結(jié)點人工分布在葡萄園中,對園中土壤的溫度以及養(yǎng)分含量等作物生長條件進行實時監(jiān)控。杭州齊格科技有限公司與浙江農(nóng)科院合作研發(fā)了遠程農(nóng)作物管理決策平臺,該平臺利用了WSN技術實現(xiàn)對農(nóng)田的溫度、濕度、光照等信息的監(jiān)測。北京市“蔬菜生產(chǎn)智能化網(wǎng)絡傳感器體系研究與應用”項目,將WSN應用于溫室蔬菜生產(chǎn)中。將溫室作為一個監(jiān)控區(qū),使用WSN技術對溫度、PH值、含水量、光照強度等進行測量,根據(jù)實際需要,對溫室條件進行調(diào)整,以達到農(nóng)作物生長的最佳條件,增加作物產(chǎn)量。在大規(guī)模部署傳感器節(jié)點時可以通過飛機播撒,人工設置,火箭彈射等方式部署在預設區(qū)域。無線傳感器網(wǎng)絡具有的實時性監(jiān)測,無線通信特點,使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有很大發(fā)展前景。典型應用如下:
1)農(nóng)業(yè)灌溉自動化控制技術
我國是個貧水國家,水資源總量居世界第4位,人均僅為第121位。農(nóng)業(yè)用水占總用水量的七成,但我國農(nóng)田灌溉十分落后,水的實際利用率很低,浪費嚴重,與發(fā)達國家相比仍有差距。采用自動灌溉系統(tǒng),在土壤中人為安放水分傳感器、溫度傳感器,對農(nóng)作物的生長條件進行監(jiān)控,根據(jù)實際,進行自動供水和自動按一定順序進行灌溉。
2)溫度自動調(diào)控
蔬菜生產(chǎn)中,溫室生產(chǎn)規(guī)模正在逐步擴大,傳統(tǒng)溫室監(jiān)控系統(tǒng)成本高,移動性差等問題很突出。近年來,節(jié)能高效的WSN技術正在溫室監(jiān)控領域興起?；赪SN的溫度監(jiān)控系統(tǒng)由匯聚節(jié)點和子節(jié)點構(gòu)成。將傳感器分布在溫室中監(jiān)控溫室內(nèi)土壤溫度、濕度、PH值、光照強度等,通過無線網(wǎng)絡傳到匯聚結(jié)點,匯聚結(jié)點對數(shù)據(jù)進行處理,將命令通過無線網(wǎng)絡下發(fā)給調(diào)控節(jié)點,調(diào)控節(jié)點根據(jù)所得命令對灌溉設備、加熱器等進行控制,改變溫室條件。匯聚節(jié)點還可接受人工控制,與互聯(lián)網(wǎng)連接,使用戶可以進行遠程監(jiān)控。
3 WSN在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用
3.1 WSN實際應用中的問題
在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,節(jié)點工作環(huán)境惡劣,網(wǎng)絡規(guī)模較大,節(jié)點數(shù)目多,在保證網(wǎng)絡規(guī)模的同時,要考慮網(wǎng)絡成本,為了實現(xiàn)實時監(jiān)控,傳感器的施放位置很難定位,節(jié)點能量有限,節(jié)點可能會失效,WSN在實際應用中的問題如下:
1)網(wǎng)絡規(guī)模較大
節(jié)點必須盡可能大規(guī)模高密度部署,保證監(jiān)控區(qū)域的覆蓋范圍和連通度,否則無法實施網(wǎng)絡的自組和數(shù)據(jù)匯聚,而大規(guī)模組網(wǎng),使生產(chǎn)成本增加,降低了經(jīng)濟效益,影響網(wǎng)絡實際應用。
2)對于網(wǎng)絡容錯的解決
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,各傳感器網(wǎng)絡所監(jiān)控到的數(shù)據(jù)的準確性對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常關鍵。及時了解節(jié)點的狀況,進行網(wǎng)絡容性處理對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響十分重要,而網(wǎng)絡容錯所要處理的問題主要是節(jié)點檢測和節(jié)點恢復。節(jié)點檢測則需要GPS對其定位,若在大范圍的布置GPS設備,會提高成本,保證節(jié)點定位同時保證經(jīng)濟效益是需要解決的問題。節(jié)點恢復,常常用冗余的節(jié)點替換失效的節(jié)點功能的方法解決,但對冗余節(jié)點的位置與數(shù)量有一定要求。
3.2 WSN的關鍵技術
由WSN的結(jié)構(gòu)特殊性,對于WSN在實際應用中應該掌握以下關鍵技術:
1)節(jié)點定位
定位技術是位置未知節(jié)點根據(jù)少數(shù)參考節(jié)點,根據(jù)特定的機制確定自身位置,包括節(jié)點自定位和網(wǎng)絡區(qū)域內(nèi)的目標定位跟蹤。節(jié)點自定位是指確定網(wǎng)絡中節(jié)點自身位置,是部署組網(wǎng)的基本要求。目標定位跟蹤通過網(wǎng)絡中節(jié)點之間的配合完成對網(wǎng)絡區(qū)域定目標的定位和跟蹤,一般建立在節(jié)點自定位的基礎上。常用方法用三邊測量法,三角測量法和極大似然估計法。
2)與其它網(wǎng)絡的融合
WSN與現(xiàn)代網(wǎng)絡融合將大大提高WSN的實際應用功能,將WSN與移動通信網(wǎng)絡、Inter網(wǎng)融合,一方面WSN可以借助著兩種傳統(tǒng)網(wǎng)絡進行通信;另一方面可以利用傳感信息實現(xiàn)新的發(fā)展。
4 結(jié)論
WSN絡融合了嵌入式技術、計算機網(wǎng)絡技術和通信技術等現(xiàn)有的先進技術,自主實現(xiàn)對各種信息的采集、傳輸和處理,是一種有廣泛發(fā)展前景的監(jiān)控網(wǎng)絡技術。為人們提供了一種全新的信息采集、信息處理和信息利用的方法,具有自主性,實時性特點,適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。文章通過對WSN的組成、體系結(jié)構(gòu)和關鍵技術的簡介和其在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應用實例,說明WSN在推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化中的作用。
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