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智慧農業助力節水灌溉發展
2022-10-25 15:44:55

     我國是世界上人口最多的國家,而人均水資源的占有率不及世界平均水平的1/4,且水資源的空間分布不均,水資源短缺的形勢嚴峻。目前,我國每年缺水量約為400億m3,其中農業缺水達300億m3,農業用水依然是我國的用水大戶。傳統的灌溉模式定額普遍偏高,全國畝均實際灌溉水量超過450m3,超過實際需水量的一倍以上,有的地區甚至超過兩倍,大水漫灌不僅造成了水資源浪費,還對土壤生態環境造成了破壞。據統計,目前我國的灌溉水有效利用系數達到了56.8%,得益于諸多農田水利設施的建設相比二十年前提高了16.8%,平均糧食水分生產率達到了1.03kg/m3。不過我國的農業用水效率與發達國家相比仍有較大差距,西方國家的灌溉水利用系數可以達到70%~90%,平均糧食水分生產率在2.0kg/m3以上。我國的節水潛力巨大,如果大面積推廣先進的灌溉技術,2030年我國的灌溉水利用率可達60%~70%,大大緩解農業水資源短缺局面。




1、我國的農業灌溉方式


作為農業大國,我國的種植模式多種多樣,不同地區采用的灌溉方式也不盡相同。近年來,隨著國家加強農業用水管理力度,噴灌、滴灌、微噴、滲灌等先進灌溉技術在全國范圍內快速推廣。目前,地面灌溉仍是我國灌溉農業中常見的灌溉方式,占全國總灌溉面積(11.0億畝)的95%以上。但是,畦田規格和灌水技術參數缺乏科學設計,導致傳統地面灌溉的灌水質量不高、水分浪費較為嚴重。


噴灌是借助水泵與管道系統或利用自然水源落差,將灌溉水噴灑在作物上的一種灌溉方式。一般按壓力可將噴頭分為低壓、中壓、高壓三種類型。適用于多種地形與作物,由于田間管道布置較為稀疏,噴頭數量少,覆蓋范圍大,利用較低的成本就能完成大面積灌溉的需求。與其他節水灌溉相比,噴灌的前期投資較低,設備簡單,后期養護花費相對較少。


滴灌是能夠實施水肥一體化精準供給以及自動化控制的灌溉技術,易于實現自動化控制和農業集約化、信息化和規?;洜I。滴灌將具有一定壓力的水經過過濾后經過管道與滴水器,將水均勻緩慢地直接運抵植物根部,大大減少蒸發損耗。滴灌不會破壞土壤結構,保持土壤內部環境適宜透氣,不會產生徑流、滲漏引起水土流失,常常與肥料一體化輸送,節水節肥。






2、農業智慧灌溉


人工智能、5G、物聯網、大數據等信息技術的快速發展,推進了經濟社會各個領域的數字化轉型,在數字化轉型的時代浪潮中,用數字經濟賦能現代農業,是下一階段的發展重點。發達國家如美國、以色列、荷蘭、加拿大、澳大利亞等成功開發了一系列用途廣泛、功能極強的灌溉控制器。早在1984年,美國Benami和Offen公司就開發了一套節水灌溉控制器,通過監測土壤水分來確定是否打開灌水閥門,保持作物根部的溫濕度恒定。

國內自20世紀70年代以來就非常重視灌溉設備的研制,但引進較多,自主開發且有影響的成果較少。國外的設備引進往往存在水土不服的問題,設備拓展性兼容性均受到限制。我國先后引進了以色列、美國、法國、德國等國家的部分先進灌溉控制設備,但價格昂貴,維護保養困難,多數用于農業示范區、科研單位或高校,而且不符合我國土壤應用的特點。隨著計算機技術和傳感器技術的迅猛發展,計算機和傳感器的價格不斷降低,可靠性日益提高。用高新技術改造農業產業,實施節水灌溉是我國農業發展的戰略性轉變。





3、智慧農業云平臺


智慧農業云平臺利用運用物聯網、大數據、云計算與傳感器技術相結合的方式,對農業生產中的所在地區天氣環境、大棚內的環境參數以及現場畫面進行實時監控。系統通過分析處理傳感器數據信息,實現智能化灌溉與種植場景中環境溫度、濕度、光照強度、土壤溫濕度相關參數的精細化調控。通過結合地理信息系統,集成了土壤墑情監測、設施農業智能控制、水肥藥一體化、病蟲害防治、產品質量安全溯源、作物種植模型等技術??商峁┺r情監測預警、智能田間管理、市場行情監測、經營社交互動、高標準農業設施及農田建設全過程托管服務,實現了對種植大棚的遠程監測、數字化運營、智能化管理等功能需求。
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