摘要：主要介紹了智能化滴灌的工作原理、主要功能、特點(diǎn)，并比較了智能化滴灌技術(shù)和常規(guī)滴灌技術(shù)在棉花生產(chǎn)應(yīng)用上的區(qū)別，提出了智能化滴灌技術(shù)在生產(chǎn)上存在的問題以及今后的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：智能化滴灌；常規(guī)滴灌；棉花

中圖分類號：S275.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1006—6500(2008)03—0030—03

常規(guī)滴灌系統(tǒng)均采用人工控制球閥進(jìn)行灌溉，要達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目的必須嚴(yán)格執(zhí)行灌溉制度；提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率，保證灌溉均勻度；根據(jù)棉花不同生育期的需水規(guī)律合理分配水量；根據(jù)不同時期氣候情況靈活調(diào)整灌溉計劃。受長期溝灌傳統(tǒng)思維影響，種植戶往往不能嚴(yán)格按照設(shè)計進(jìn)行灌溉，經(jīng)常人為延長灌溉時間和輪灌周期，最終造成棉花滴灌系統(tǒng)運(yùn)行異常。2006年新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院引進(jìn)了智能化滴灌系統(tǒng)，該系統(tǒng)減少了人為因素的影響，能有效解決以上問題，進(jìn)一步提高了勞動生產(chǎn)率，取得了較好的效果。

1 智能化滴灌控制系統(tǒng)

智能化滴灌系統(tǒng)由中央監(jiān)控站、田間控制站、水動閥、田間小型氣候站和全天視頻監(jiān)控模塊組成，以相應(yīng)的通訊系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件作為支撐。中央監(jiān)控站根據(jù)棉花需水規(guī)律和生長情況制定符合水利學(xué)要求的輪灌計劃，并將該計劃轉(zhuǎn)換成控制指令發(fā)送到田間控制站，田間控制站按指令開啟和關(guān)閉相應(yīng)的水動閥，從而實(shí)現(xiàn)灌溉計劃。

智能化滴灌系統(tǒng)以預(yù)先制定程序?yàn)橹鬟M(jìn)行自動灌溉。本系統(tǒng)在灌溉管理方面設(shè)置了兩種模式。一種是根據(jù)豐產(chǎn)棉田需水規(guī)律研究工作的要求，設(shè)置人機(jī)對話的灌溉管理操作程序。根據(jù)不同時期不同處理小區(qū)需灌水量，依據(jù)各小區(qū)滴孔水流速(與水動閥流量、灌溉水壓力、滴孔的平均流量等參數(shù)有關(guān))，計算出各處理滴灌所需時間。向系統(tǒng)輸入計算所得的需灌時間后，即可實(shí)施對各處理區(qū)定時定量滴灌。另一種灌溉管理模式為自動灌溉方式，它在試驗(yàn)研究工作結(jié)束后應(yīng)用，根據(jù)棉花各生育期生長良好的土壤水勢上限來自動控制灌水時機(jī)與所需水量。中央監(jiān)控系統(tǒng)可以隨時通過計算機(jī)了解查詢所有灌區(qū)的當(dāng)前灌溉狀態(tài)和灌溉歷史記錄。

系統(tǒng)自動記錄每個水動閥總共的開啟時間，由此可以計算出每個水動閥的灌溉總用水量。再根據(jù)每個水動閥與地塊的隸屬關(guān)系可以計算出每塊地的灌溉量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。系統(tǒng)自動監(jiān)視各個主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)故障會自動報警。例如，需要灌溉時中央監(jiān)控站向遠(yuǎn)處的田間控制站發(fā)出灌溉指令，田間輸水管道上的水動閥自動打開進(jìn)行灌溉。同時灌溉過程中計算機(jī)對管道壓力實(shí)施檢測，發(fā)現(xiàn)管道壓力過高便自動停止供水或開啟另一輪灌組的水動閥，以保證輸水管道的安全運(yùn)行。

2 智能化滴灌與常規(guī)滴灌的比較

2.1 常規(guī)滴灌系統(tǒng)的弊端

通過原有人工滴灌泵站的使用過程中發(fā)現(xiàn)，不按灌溉制度操作就會造成滴灌不均勻，這是造成滴灌系統(tǒng)不節(jié)水，或節(jié)水就減產(chǎn)的主要原因。

(1)同時開啟的閥門很分散，增大了職工的勞動強(qiáng)度且操作不便，特別是夜間棉田內(nèi)不宜行走。職工通常都不進(jìn)地開閥，從而導(dǎo)致前一輪滴灌小區(qū)滴灌時間長達(dá)9～12h，而夜間該小區(qū)只有第2天才能灌溉，人為增長了滴灌周期。

(2)因輪灌制度實(shí)施難度較大，職工開啟輪灌小區(qū)有“省事”心理，人為打破輪灌制度，選取就近幾組閥或方便開啟的閥門滴灌，或?yàn)榱艘归g不進(jìn)地而同時打開多個輪灌組，從而造成系統(tǒng)低壓運(yùn)行。

上述2種因素都打破了水利運(yùn)行規(guī)律，滴灌質(zhì)量無法保證，人為因素導(dǎo)致棉花受旱。通常又采用延長時間或點(diǎn)片補(bǔ)水的辦法補(bǔ)旱，其結(jié)果是旱片越補(bǔ)越多，系統(tǒng)就進(jìn)入了惡性循環(huán)，再想進(jìn)入正常秩序?qū)⒏冻鼍薮蟠鷥r，輪灌制度決定了智能化控制的必要性。以上問題如得不到解決，將會對已建滴灌工程帶來巨大沖擊。

2.2 智能化滴灌系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)智能化控制實(shí)施后，由中央監(jiān)控站按照設(shè)計輪灌制度控制田間水動閥，進(jìn)行灌溉，杜絕了人工開啟閥門的隨意性，方便了系統(tǒng)的管理。

(2)由于采用智能化控制灌溉，灌溉時間得以保證，從而使灌溉水量得到有效控制，達(dá)到了預(yù)期的節(jié)水效果。

(3)智能化控制的實(shí)施確保了滴灌時間、滴水量及灌水周期，為滴灌模式下不同土質(zhì)的棉花各生長期需水量提供了科學(xué)依據(jù)。

(4)由于滴灌系統(tǒng)是采用程序化管理，所有水動閥的開啟均由中央監(jiān)控室統(tǒng)一管理，節(jié)省了大量的勞動力，人工管理的土地定額由原來的2.67hm²增加到8hm²。由于提高了灌水均勻度，棉花長勢良好，有明顯的增產(chǎn)效果。

3 智能化滴灌技術(shù)的應(yīng)用

農(nóng)一師十團(tuán)十四連于2006年建立滴灌系統(tǒng)，取水方式為地表水，系統(tǒng)設(shè)計水量800m³/h，首部過濾為自動反沖洗疊式過濾器，設(shè)計出口壓力0.38MPa，總灌溉面積333.4hm²。

整個系統(tǒng)共有11個條田，分24個灌溉區(qū)，一次輪灌時間3.5d，全區(qū)共計369個出水樁，每個出水樁平均控制滴灌面積為0.95hm²，每個灌溉小區(qū)一次同時開啟9條支管的18個出水樁，平均控制13hm²。在369個出水樁上安裝水動閥，架設(shè)19個田間工作站，由中央監(jiān)控站對田間工作站進(jìn)行控制，田間控制站對站內(nèi)水動閥進(jìn)行打開、關(guān)閉管理。

3.1 不同灌溉方式對產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

常規(guī)滴灌和智能化滴灌對棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的影響結(jié)果見表1。從表中可以看出，相同條件下，智能化滴灌和常規(guī)滴灌所得結(jié)果存在一定的差異，無論是海島棉還是陸地棉，單鈴質(zhì)量、絨長、衣分、產(chǎn)量等指標(biāo)均表現(xiàn)為智能化滴灌明顯優(yōu)于常規(guī)滴灌，陸地棉品種中棉所35表現(xiàn)尤為突出。

3.2 不同灌溉方式下的經(jīng)濟(jì)效益分析

常規(guī)滴灌和智能化滴灌的使用費(fèi)用見表2。由表2可以看出，從節(jié)水和節(jié)肥增產(chǎn)效果來看，與常規(guī)滴灌相比，智能化滴灌節(jié)水率能達(dá)到15.7％，水產(chǎn)比為0.89kg/m³，比常規(guī)滴灌高0.21kg/m³，水效益(即單方水所創(chuàng)造的產(chǎn)值)為4.36元/m³，比常規(guī)滴灌的3.66元/m³高0.7元/m³；從規(guī)模效益來看，智能化滴灌要比常規(guī)滴灌有明顯增加，常規(guī)滴灌每個勞動力最多能管理2.67hm²棉花地，而智能化滴灌每個勞動力能管理8hm²，按照職工最大承辦面積進(jìn)行比較，實(shí)際純收入智能化滴灌是常規(guī)滴灌的1.89倍。

智能化滴灌年均總成本比常規(guī)滴灌增加53.4元/667m²，這部分增加的費(fèi)用要靠單產(chǎn)增加來彌補(bǔ)；智能化滴灌比常規(guī)滴灌增產(chǎn)70kg/667m²，增產(chǎn)率14％；籽棉價格按5.7元/kg計，智能化滴灌比常規(guī)滴灌增加收入399元/667m²?？鄢杀就度牒?，純收入為1679元，比常規(guī)滴灌增收399元/667m²。

從生產(chǎn)要素投入情況分析，智能化滴灌與常規(guī)滴灌相比，主要是滴灌設(shè)備和相關(guān)閥門費(fèi)用增加較大；其次是拾花費(fèi)用增加56元/667m²。而水費(fèi)、機(jī)力費(fèi)、人工費(fèi)、肥料費(fèi)和農(nóng)藥費(fèi)均比常規(guī)滴灌有不同程度減少。

4 智能化滴灌存在的問題及對策

(1)滴灌智能化控制系統(tǒng)要在灌溉制度上改進(jìn)，掌握棉田需水的時間、灌水量等準(zhǔn)確數(shù)據(jù)資料，要完善棉田檢測手段，如購置棉田需水豐缺指標(biāo)、土壤含水量等的檢測儀器，充分利用微機(jī)系統(tǒng)為灌水提供決策依據(jù)。在應(yīng)用軟件中可設(shè)置需灌“警戒水勢值”(棉花在某一生育期需灌溉的水勢上限值)，需灌小區(qū)面積，需灌土層厚度(滴灌條件下60cm)等參數(shù)，用來計算各小區(qū)需灌水量。

(2)目前，地面布置系統(tǒng)勞動強(qiáng)度相應(yīng)比較高，耗材高，怎樣降低勞動強(qiáng)度及一次性投入是當(dāng)前亟待解決的問題。從技術(shù)上改進(jìn)，并爭取國家農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施政策性貸款和支持，以降低一次性的資金投入。

(3)進(jìn)一步完善和提高棉田配套管理技術(shù)減少人工作業(yè)，提高承包定額，使微機(jī)智能化充分發(fā)揮作用，承包定額應(yīng)提高到6.67hm²以上。滴灌智能化控制系統(tǒng)解放了勞動力，既科學(xué)又經(jīng)濟(jì)，能真正實(shí)現(xiàn)灌溉方面每人管理8hm²地的愿望。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬申潔棉花膜下滴灌高產(chǎn)栽培技術(shù)措施[J].江西棉花，2007，29(3)：42—43.

[2]劉洋，李銳和平牧場膜下滴灌技術(shù)及效果初探[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2007(5)：21—22.

[3]馬玉忠滴灌運(yùn)行中存在的問題及改進(jìn)方法[J].新疆農(nóng)墾科技，2007(3)：63

[4]郭米，毛延偉.棉田膜下滴灌自動化技術(shù)的推廣應(yīng)用[J].新疆農(nóng)機(jī)化，2007(1)：59—60

[5]王淑芬，裴冬，賈金生，等.膜下滴灌棉花關(guān)鍵生育期不同灌水量、灌水次數(shù)對其生長、產(chǎn)量及水分利用效率的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報.2005.20(5).76—80