節(jié)水灌溉及其自動(dòng)化技術(shù)分析

楊林林 王成志 韓敏琦 張海文 楊勝敏

摘 要 我國(guó)水資源分布存在著較為明顯的地區(qū)差異，總體上呈現(xiàn)出南多北少、東多西少的態(tài)勢(shì)，在農(nóng)業(yè)灌溉用水較為緊缺的西北地區(qū)，節(jié)水灌溉技術(shù)顯現(xiàn)出了其巨大的作用。節(jié)水灌溉是一種用較少的水量灌溉農(nóng)作物，獲取較高經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)的灌溉技術(shù)。當(dāng)前，我國(guó)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)已有了較大的進(jìn)步，但在實(shí)際的發(fā)展過(guò)程中仍有著一些不足之處。分析我國(guó)節(jié)水灌溉自動(dòng)化存在的問(wèn)題，并結(jié)合自身相關(guān)經(jīng)驗(yàn)給出一些改進(jìn)建議，供有關(guān)人員參考使用。

關(guān)鍵詞 節(jié)水灌溉；自動(dòng)化技術(shù)；灌溉模式

中圖分類(lèi)號(hào)：S275 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-890X（2016）06--02

節(jié)水灌溉技術(shù)在提高我國(guó)糧食產(chǎn)量、節(jié)約灌溉用水等方面做出了巨大的貢獻(xiàn)，在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)不僅能夠節(jié)約人工成本，還能通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制最佳灌溉水量。我國(guó)的節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)存在著一些較為嚴(yán)峻的問(wèn)題，其制約了我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。本文指出一些廣泛存在于我國(guó)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)中的問(wèn)題，并附上一些改進(jìn)措施，旨在促進(jìn)我國(guó)節(jié)水灌溉及其自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。

1 常用的節(jié)水灌溉模式

1.1 噴灌

噴灌灌溉模式是通過(guò)特制的噴頭將具有一定壓力的水分散成小水滴或者小水珠噴灑到農(nóng)田間，其節(jié)水效果較為顯著，其能有效地促進(jìn)農(nóng)作物產(chǎn)量的增加。噴灌技術(shù)不僅將農(nóng)民從繁重的灌溉勞動(dòng)中解放出來(lái)，還具有高效的節(jié)水性能，因此人們利用噴灌技術(shù)對(duì)農(nóng)田進(jìn)行灌溉將大幅降低土壤次生鹽堿化的概率。

1.2 微噴

微噴是一種較為新型的灌溉技術(shù)，其主要分為地插微噴及吊掛微噴兩種灌溉形式。微噴技術(shù)通常被人們用于溫室大棚的灌溉工作上，并取得了較為顯著的成效。微噴技術(shù)一般利用PE管送水，其與噴灌模式的不同之處在于前者的節(jié)水效果更佳，能更加有效地促進(jìn)農(nóng)作物吸水，從而大幅提高其產(chǎn)量。然而由于微噴成本較高，因此一般不適用于露天、大面積的農(nóng)田灌溉工作。

1.3 滴灌

滴灌是一種能直接將農(nóng)業(yè)灌溉用水滴送到農(nóng)作物根部的灌溉方式，其對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率可達(dá)到95%。由于滴灌的出色節(jié)水性能，因此其是干旱地區(qū)人們進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉的最佳選擇。滴灌通常有半固定式、移動(dòng)式及固定式3種。在我國(guó)發(fā)達(dá)地區(qū)，人們廣泛采用固定式的滴灌方式，其干、支管與毛管完全固定，具有高效節(jié)約人工成本的特點(diǎn)，而半固定式的滴灌與前者相較毛管部分由人工移動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的地區(qū)，人們一般選擇移動(dòng)式的滴灌方式，該方式能在促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)的同時(shí)節(jié)約設(shè)備建設(shè)成本。

1.4 膜上灌溉及膜下滴灌

在我國(guó)一些地區(qū)，人們采用膜上灌溉以及膜下滴灌的灌溉形式。膜上灌溉的特點(diǎn)是在其灌溉過(guò)程中，灌溉用水流過(guò)覆蓋于農(nóng)田壟溝底部的地膜，并經(jīng)由地膜上的細(xì)小孔洞滲入農(nóng)作物根部土壤，從而達(dá)到對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉的目的。這種灌溉方式融滴灌與地膜覆蓋2種形式，有著較好的土壤保濕效果。

膜下滴灌是一種將滴灌管置于地膜下進(jìn)行農(nóng)作物灌溉的方式，其能有效節(jié)約灌溉用水，在我國(guó)水資源較為困乏的北方使用較為廣泛。

2 節(jié)水灌溉自動(dòng)化及其存在的問(wèn)題

節(jié)水灌溉自動(dòng)化是節(jié)水灌溉技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)。節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)通常有中央控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及基礎(chǔ)設(shè)備組成。中央控制系統(tǒng)是節(jié)水自動(dòng)化系統(tǒng)“大腦”，其控制著灌溉設(shè)備水量、水壓強(qiáng)度及灌溉范圍等方面的工作。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與節(jié)水灌溉中央控制系統(tǒng)相連，擔(dān)負(fù)著實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)灌溉各項(xiàng)指標(biāo)的任務(wù)，一旦出現(xiàn)灌溉異常情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)便會(huì)向中央控制系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，控制系統(tǒng)便會(huì)及時(shí)切斷灌溉用水，并通知檢修人員維修設(shè)備。由于我國(guó)的節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究起步較晚，因此各項(xiàng)工作的水平較低，與發(fā)達(dá)國(guó)家之間有著較為明顯的差距。節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)在降低人工成本、提高農(nóng)作物灌溉效率的工作上發(fā)揮了巨大的作用。目前，我國(guó)節(jié)水灌溉自動(dòng)化存在的主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)。

2.1 節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)總體技術(shù)水平較低

我國(guó)國(guó)內(nèi)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)研究起步較晚，總體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家之間仍有著較大的差距，造成這一現(xiàn)象的原因之一是我國(guó)高校在有關(guān)節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究方面的人才培養(yǎng)工作力度不夠，導(dǎo)致節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究人才供應(yīng)出現(xiàn)斷層，使相關(guān)的研究企業(yè)的節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)研究進(jìn)展緩慢。

2.2 節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)研究資金投入不足

我國(guó)雖然在節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)研究上投入了大量資金，但由于自動(dòng)化系統(tǒng)研究的長(zhǎng)期性與復(fù)雜性，政府或者有關(guān)企業(yè)在研究資金的投入上仍存在著較大的不足，其在一定程度上使我國(guó)節(jié)水灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化研究發(fā)展滯后。

2.3 部分地區(qū)居民對(duì)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)接納程度較低

節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)的普及離不開(kāi)廣大群眾的支持，然而我國(guó)部分地區(qū)的人們對(duì)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)不足，且由于節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)的安裝與后期維護(hù)費(fèi)用較高，因此許多農(nóng)民或者企業(yè)對(duì)其望而卻步。

3 如何促進(jìn)節(jié)水灌溉自動(dòng)化的發(fā)展

筆者針對(duì)上述節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展中存在的問(wèn)題，提出了一些改進(jìn)建議，用以促進(jìn)我國(guó)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，具體如下。

3.1 加大節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究人才的培養(yǎng)與引進(jìn)力度

高素質(zhì)的研究型人才是我國(guó)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)研究穩(wěn)定開(kāi)展的重要保障，針對(duì)于我國(guó)目前相關(guān)節(jié)水灌溉研究型人才較為緊缺的現(xiàn)狀，筆者建議，可從以下兩個(gè)方面著手展開(kāi)工作。

3.1.1 加大高校改革力度，促進(jìn)國(guó)內(nèi)節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究的發(fā)展

目前，我國(guó)高校對(duì)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)研究型人才的培養(yǎng)工作重視程度不足，相關(guān)的專(zhuān)業(yè)教育質(zhì)量較為低下，這在一定程度上使得我國(guó)的節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究進(jìn)展緩慢。為此我國(guó)教育主管部門(mén)應(yīng)當(dāng)加大高校教育改革力度。例如，政府可以要求沒(méi)有開(kāi)通節(jié)水灌溉自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)且具有一定教育實(shí)力的高校開(kāi)通節(jié)水灌溉自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，并聘請(qǐng)有資歷、專(zhuān)業(yè)素質(zhì)較高的教師開(kāi)展相關(guān)的節(jié)水灌溉自動(dòng)化教育工作。而針對(duì)已有節(jié)水灌溉自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的高校，政府可以建議其設(shè)立較為豐厚的獎(jiǎng)學(xué)金，專(zhuān)門(mén)用于獎(jiǎng)勵(lì)在相關(guān)課程的學(xué)習(xí)上取得突出成績(jī)的學(xué)生。同時(shí)，高校也可以通過(guò)降低節(jié)水灌溉自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的錄取分?jǐn)?shù)線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)增加人才儲(chǔ)備的目的。

3.1.2 積極引進(jìn)國(guó)外高素質(zhì)人才

當(dāng)前，世界上擁有較為成熟的節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的國(guó)家有美國(guó)、以色列等。因此，政府部門(mén)與相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極引進(jìn)上述國(guó)家的節(jié)水灌溉自動(dòng)化人才，并適當(dāng)提高這些國(guó)外人才的薪酬待遇，如此不僅能促使國(guó)外人才更加努力地工作，還能吸引到更多的外國(guó)人才來(lái)到中國(guó)開(kāi)展相應(yīng)的節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究，最大程度地促進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與國(guó)內(nèi)技術(shù)的融合，從而促進(jìn)我國(guó)節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究的發(fā)展。

3.2 增大對(duì)節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究工作的資金投入

節(jié)水灌溉自動(dòng)化具有一定的復(fù)雜性，并且在研究過(guò)程中人們需要大量購(gòu)進(jìn)新式設(shè)備，因此，研究人員需要大量的資金才能順利開(kāi)展相關(guān)的研究工作。對(duì)此政府應(yīng)當(dāng)增大對(duì)研究的資金投入力度，并且給予相關(guān)節(jié)水灌溉研究企業(yè)政策性支持。例如，降低其銀行貸款利息等，保證企業(yè)資金鏈正常運(yùn)行。

3.3 積極宣傳節(jié)水灌溉自動(dòng)化，降低成本

政府部門(mén)與相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極宣傳節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)于農(nóng)業(yè)的深遠(yuǎn)影響；同時(shí)，相關(guān)的節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)研究企業(yè)應(yīng)當(dāng)努力控制節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)生產(chǎn)、研究環(huán)節(jié)的成本，同時(shí)采取薄利多銷(xiāo)的經(jīng)營(yíng)模式，在保障企業(yè)的基本經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，大幅降低人們安裝節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)的成本，促進(jìn)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的普及。

4 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展是我國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛的重要基礎(chǔ)與保障，因此提高農(nóng)作物產(chǎn)量是我國(guó)農(nóng)業(yè)部門(mén)的重要工作。節(jié)水灌溉在減少農(nóng)業(yè)用水的同時(shí)能大幅增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，因此相關(guān)方面應(yīng)當(dāng)積極推廣節(jié)水灌溉，并切實(shí)做好其自動(dòng)化的工作。

（責(zé)任編輯：趙中正）