吕婧

一、国内外灌溉现状

农田灌溉自动化系统可以实现精细、适时灌溉，不仅能提高水利资源的利用率，还能促进农业增产增收。发达国家发展高效农业的一个重要途径就是灌溉管理的自动化，对灌区内水情、墒情实时监测预报、并根据作物的生长情况制定相应灌溉规划。我国农田灌溉自动化研究处于起步阶段，目前主要依靠人工测量和控制， 数据收集和处理难，不利于用水的精确管理和合理化灌溉。随着我国农业现代化的发展，农田灌溉自动化变得越来越重要。

二、现实意义

为了解决我国农业用水存在的水资源紧缺与水资源污染、浪费严重的突出矛盾以及节水灌溉管理体系有待加强完善的问题，应该更新观念，以现代化大农业的发展为中心，不断向节水灌溉、高效用水模型和绿色环保的研究领域扩展、加强作物需水规律和灌溉制度的研究、加强农田水利应用基础研究等措施，解决农业水资源短缺，保证农业、水利可持续发展。

三、研究目的

实现水稻用水灌溉的最优控制，为农田灌溉排水工程设计和运行管理提供科学依据，为农业可持续发展提供技术支撑，对现代化大农业发展起到引领和示范带动的作用。

四、系统功能

把田间多余灌溉用水排进蓄水池进行保存，最大限度地节约水资源。由于循环水中含有化肥、农药、养料，使之循环利用，做到不污染环境，节约农药、化肥、节约生产成本，绿色环保。水稻田间铺设灌水、排水管道，田间装设电动进水阀门和電动排水阀门、电磁流量计、水位计、水质检测等仪表，按照寒地水稻的全生育期的灌溉需水规程要求，做到灌溉水的自动循环利用，减轻劳动强度，降低人工成本。

五、系统理论基础

智能化循环节水灌溉项目以水稻叶龄诊断技术为理论基础，根据水稻不同叶龄时期的需水规律，分别制定出水稻各叶龄生育时期的灌溉控制策略。秧苗三叶一心开始插秧，田间保持花达水状态；4叶返青期，上护苗水3-5cm；分蘖期保持3-5cm水层，分蘖盛期即7叶期晾田控蘖5天左右；拔节期和孕穗期实行间歇灌溉，水层自然落干后，再灌水3-5cm；孕穗末期至始穗期可根据水稻长势适当晾田；抽穗、开花至蜡熟期继续实行间歇灌溉；水稻成熟前30天停止灌溉，等待收获。

六、系统工作过程

安装在灌水渠和排水渠上的智能灌溉控制装置接到系统决策指令后，通过控制灌水和排水电磁阀的开启和关闭，将蓄水池中的水流入格田或将格田内多余的灌溉水回收到蓄水池进行储存，供下次灌溉使用，从而实现自动化的循环灌溉。

由于天气高温、蒸发量大或其他原因造成格田内的水层深度低于水稻该叶龄期的水位临界值时，系统对传感器采集的数据进行分析诊断后，自动发出灌水指令，蓄水池中的水泵接到指令后立即启动，蓄水池中储存的灌溉水流向灌水渠，同时灌水渠的电磁阀自动打开，灌溉水进入到格田内。当格田内的水层深度达到系统预设值时，系统发出停止指令，蓄水池的水泵停止工作，灌水渠电磁阀自动关闭，停止灌溉。

由于栽培技术要求需要排水，或者是遇到较强的降雨造成格田内的水层深度高于水稻该叶龄期的水位临界值时，系统诊断后立即发出排水指令，排水渠电磁阀自动打开，田间多余的水通过排水渠流向蓄水池并储存起来。当格田内的水层深度降到系统预设值时，系统发出停止排水指令，排水渠电磁阀关闭，停止排水。

七、应用效果分析

1、 用水量监测

对系统灌溉监测数据统计分析，智能化循环节水灌溉用水量107m3/亩，其中排水量45m3/亩，需地下水62m3/亩，常规灌溉需地下水128m3/亩，全年省水66m3/亩。节约了水资源，实现农业可持续发展。

2、 节约肥料成本分析

分别在水稻插秧排水、分蘖、晒田排水和齐穗4个时期，采集水样。养分化验结果见下表1。

蓄水池全氮含量1.2mg/L，晒水池全氮含量0.34mg/L，差值为0.86mg/L，循环水二次利用水量45m3/亩，增加全氮养分含量38.7g/亩，可节约尿素0.09kg/亩；磷肥比较稳定，养分流失量很小，可忽略不计，速效钾流失量最高，按上述方法计算，可节约50%硫酸钾0.6kg/亩，通过智能化循环节水灌溉技术亩节约尿素0.09kg，50%硫酸钾0.6kg，节约肥料成本3.1元/亩。

2、 节约人工成本分析

应用该项技术实现灌溉管理的智能化、自动化控制，节约水稻生产灌溉田间管理人工费15元/亩。

八、技术应用结论与讨论

通过水稻智能化循环节水灌溉技术的应用，实现水稻灌溉用水的循环利用，做到不污染环境，绿色环保，更直接的节约水资源66m3/亩，节约肥料投入成本3.1元/亩，节省灌溉管理人工费15元/亩，共计节约水稻生产成本18.1元/亩。水稻智能化循环节水灌溉技术的应用具有节本增效的现实意义，更具有实现农业可持续发展的深远意义。

（作者单位：156322黑龙江省建三江管理局红卫农场粮食贸易中心）