□劉希慶
灌溉預(yù)報(bào)是一項(xiàng)科學(xué)而先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù),同時(shí)也是一項(xiàng)有效的農(nóng)業(yè)節(jié)水管理手段。它類似于“天氣預(yù)報(bào)”,預(yù)報(bào)內(nèi)容是農(nóng)作物的最適宜灌溉時(shí)間和灌溉水量。2009年,河北省水利技術(shù)試驗(yàn)推廣中心在“肥鄉(xiāng)縣節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)示范項(xiàng)目”中,以多年灌溉試驗(yàn)資料和科研成果為支撐,以布設(shè)在縣內(nèi)不同區(qū)域的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)為基礎(chǔ),建立了對(duì)土壤-作物-大氣實(shí)施監(jiān)測(cè)的節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng),并通過(guò)網(wǎng)站、短信、LED屏,發(fā)布土壤墑情、灌水時(shí)間、灌水量等信息,對(duì)指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)灌溉、節(jié)水灌溉發(fā)揮了重要作用。中央電視臺(tái)、河北電視臺(tái)等多家媒體進(jìn)行了宣傳報(bào)道,并對(duì)其在高效節(jié)水、科學(xué)抗旱工作中所起的作用給予高度評(píng)價(jià)。
2014年,河北省開始實(shí)施“地下水超采綜合治理項(xiàng)目”,邢臺(tái)、邯鄲、衡水、滄州4市大部分縣都開始建設(shè)節(jié)水灌溉測(cè)報(bào)系統(tǒng),以科技創(chuàng)新推動(dòng)科學(xué)節(jié)水灌溉,提高地下水超采綜合治理成效。
灌溉預(yù)報(bào)技術(shù)是在有限水資源條件下,根據(jù)一系列影響作物需水的因子推求作物最佳灌溉時(shí)間和灌溉水量,從而提高水資源的利用效率,保障作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量。
上世紀(jì)80年代,河北省灌溉中心試驗(yàn)站、藁城灌溉試驗(yàn)站以藁城縣內(nèi)8個(gè)站點(diǎn)的實(shí)測(cè)土壤濕度為依據(jù),采用圖表法在全縣發(fā)布灌溉預(yù)報(bào)信息,指導(dǎo)農(nóng)民合理灌溉。引起了各大專院校、科研院所的關(guān)注,并對(duì)預(yù)報(bào)技術(shù)方法和理論基礎(chǔ)進(jìn)行了探討,在實(shí)際生產(chǎn)中不斷應(yīng)用。2010年以來(lái),河北省水利技術(shù)試驗(yàn)推廣中心在 “肥鄉(xiāng)縣灌溉預(yù)報(bào)示范項(xiàng)目”獲得成功的基礎(chǔ)上,依托小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣項(xiàng)目和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),在全省10個(gè)縣推廣了節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)技術(shù),基本上涵蓋了不同的水資源區(qū)域,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了積極的作用,也積累了豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。
“節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)方法”堅(jiān)持以供定耗和資源型節(jié)水的理念,結(jié)合土壤墑情、氣象資料、作物種類等信息,根據(jù)灌溉制度,采用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)推薦的“FAO彭曼—蒙特斯”方法計(jì)算作物蒸發(fā)蒸騰量(ET),建立灌溉預(yù)報(bào)模型,推算最適宜的農(nóng)作物灌溉時(shí)間和灌溉水量,做為農(nóng)業(yè)科學(xué)節(jié)水的重要依據(jù)。
該技術(shù)通過(guò)在全縣布設(shè)若干個(gè)土壤墑情監(jiān)測(cè)站和田間小氣候觀測(cè)站,自動(dòng)采集田間小氣候(空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、太陽(yáng)輻射、降雨量)數(shù)據(jù)和土壤濕度(20cm、40cm、60cm三層)、地下水埋深、灌溉水量等數(shù)據(jù),并通過(guò) Internet無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(GPRS)遠(yuǎn)程匯總到?。h)級(jí)管理中心。管理中心自動(dòng)接收和存儲(chǔ)數(shù)據(jù),根據(jù)土壤類型、灌溉水源、灌溉方式、種植作物以及縣域近30年的平均ET0和平均降雨概率、降雨量,動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)作物“ET”和土壤墑情,結(jié)合在有限資源條件下非充分灌溉制度,及時(shí)、科學(xué)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)作物適宜灌溉時(shí)間、灌溉水量,并及時(shí)向廣大農(nóng)戶或管理人員發(fā)布這些信息。
節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)是指由一系列軟、硬件組成的用于監(jiān)測(cè)、傳輸、處理、發(fā)布與農(nóng)作物節(jié)水灌溉信息相關(guān)的綜合技術(shù)集成?!肮?jié)水灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)”以“節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)方法”為基礎(chǔ),由田間監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、灌溉預(yù)報(bào)中心、信息媒體組成,分別負(fù)責(zé)信息采集、傳輸、管理、決策支持和信息發(fā)布等功能。其系統(tǒng)原理是采用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)田間氣候、土壤溫濕度,按照灌溉預(yù)報(bào)方法,對(duì)土壤墑情、作物最佳灌溉時(shí)間和適宜灌溉水量進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)灌溉、節(jié)水灌溉。
灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)硬件主要包括:土壤水分傳感器、溫濕度傳感器、自動(dòng)氣象站、雨量筒、數(shù)據(jù)匯聚設(shè)備、傳輸設(shè)備、GSM數(shù)據(jù)卡、LED屏等田間設(shè)備,以及服務(wù)器、打印機(jī)、投影儀等室內(nèi)設(shè)備。其中田間監(jiān)測(cè)設(shè)備主要監(jiān)測(cè)田間小氣候、土壤溫濕度、灌溉水量、地下水位等參數(shù)。
灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件主要包括:節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)模型、數(shù)據(jù)采集傳輸軟件、數(shù)據(jù)處理分析軟件、信息發(fā)布軟件等。目前灌溉預(yù)報(bào)軟件有單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版。單機(jī)版主要應(yīng)用于大型農(nóng)場(chǎng)及莊園,管理上相對(duì)獨(dú)立,網(wǎng)絡(luò)版可以通過(guò)遠(yuǎn)程登陸的形式進(jìn)行操作和管理,可供廣大農(nóng)村的種植戶、合作社、主管部門或第三方使用。
灌溉預(yù)報(bào)信息可通過(guò)網(wǎng)站、顯示屏、短信等途徑向外發(fā)布,廣大農(nóng)民群眾及管理者都可以接收,并在實(shí)際生產(chǎn)中及時(shí)應(yīng)用。
網(wǎng)站:隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及,灌溉預(yù)報(bào)信息如降雨、土壤墑情、動(dòng)態(tài)ET、灌溉時(shí)間、灌溉水量等通過(guò)專業(yè)的網(wǎng)站能快速達(dá)到用水戶,及時(shí)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)灌溉。
顯示屏:在項(xiàng)目縣的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)或鄉(xiāng)(鎮(zhèn))人群密集的地方安裝LED顯示大屏,信息可無(wú)線傳輸并滾動(dòng)播出。農(nóng)民群眾可及時(shí)看到,并運(yùn)用到實(shí)際農(nóng)業(yè)灌溉中去。
短信:節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)軟件在設(shè)計(jì)中,嵌入了無(wú)線短信功能。各種農(nóng)業(yè)節(jié)水信息在網(wǎng)站及顯示屏傳播的同時(shí),可同時(shí)通過(guò)短信方式發(fā)布到有關(guān)人員手機(jī)中,方便了廣大管理者及農(nóng)民群眾及時(shí)掌握相關(guān)信息。
灌溉預(yù)報(bào)雖然是一項(xiàng)先進(jìn)的節(jié)水技術(shù),但只有通過(guò)有效的管理,才能充分發(fā)揮其作用,因此,也可以說(shuō)灌溉預(yù)報(bào)本身就是一項(xiàng)管理措施,屬管理節(jié)水的范疇。
近幾年來(lái),政府主管部門意識(shí)到了“重視工程建設(shè)輕視管理水平、重視經(jīng)濟(jì)效益輕視社會(huì)生態(tài)”所帶來(lái)的效率低下問(wèn)題,在大搞農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同時(shí),統(tǒng)籌考慮了農(nóng)業(yè)灌溉管理問(wèn)題,明確提出建立健全完善的農(nóng)田水利現(xiàn)代化服務(wù)體系,及時(shí)解決農(nóng)村水利建設(shè)與管理主體缺位、效率低下的問(wèn)題,保證農(nóng)村水利工程建得成、管得好、長(zhǎng)受益。
灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分布面廣、公益性強(qiáng),社會(huì)效益和生態(tài)效益突出,對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展意義深遠(yuǎn),但與涉及到的眾多用戶直接利益相關(guān)不明顯,很難激發(fā)廣大農(nóng)民的熱情,因此,更需要明確使用主體和管理責(zé)任。從實(shí)踐來(lái)看,由縣一級(jí)水行政主管部門直接管理,委托基層水利站、專業(yè)服務(wù)組織、農(nóng)村合作社等組織使用,效果比較好。
在各級(jí)政府的重視和支持下,經(jīng)過(guò)近些年的大力建設(shè),農(nóng)田水利設(shè)施的現(xiàn)代化進(jìn)程也在不斷加快,農(nóng)田水利現(xiàn)代化管理水平也在不斷提高,各種高科技含量的水利設(shè)施和設(shè)備不斷涌現(xiàn),覆蓋面越來(lái)越廣,例如,IC卡智能控制系統(tǒng)、微噴灌、墑情監(jiān)測(cè)和灌溉預(yù)報(bào)、水利信息化等。節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)涉及農(nóng)業(yè)、水利、氣象、土壤、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等多個(gè)學(xué)科,是農(nóng)業(yè)節(jié)水和自動(dòng)控制相結(jié)合的技術(shù),灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)的建設(shè),要充分考慮技術(shù)保障,聘請(qǐng)專業(yè)的技術(shù)力量進(jìn)行維護(hù)和管理。
通過(guò)近幾年的運(yùn)行使用,灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)在科學(xué)灌溉、節(jié)水灌溉中發(fā)揮了重要作用,取得了良好效果。2010年12月24日河北電視臺(tái)農(nóng)民頻道,2011年2月12日中央電視臺(tái)新聞?lì)l道、經(jīng)濟(jì)頻道,2011年3月22日河北電視臺(tái)綜合頻道及河北科技報(bào)等多家媒體多次對(duì)其進(jìn)行了報(bào)道,并對(duì)其在高效節(jié)水、科學(xué)抗旱工作中所起的作用給予高度評(píng)價(jià)。目前,國(guó)家大力發(fā)展現(xiàn)代水利,灌溉預(yù)報(bào)技術(shù)做為農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的重要內(nèi)容,有廣闊的發(fā)展前景。各級(jí)部門都應(yīng)抓住機(jī)會(huì),突出重點(diǎn),制訂措施,提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中的科技水平,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供保障。
為充分發(fā)揮節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)的作用,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水目標(biāo),省水利廳2014年9月在《關(guān)于印發(fā)〈地下水超采綜合治理水利項(xiàng)目灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)基本技術(shù)要求〉的通知》中,要求各地嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)施和建設(shè)。截止目前,邢臺(tái)、邯鄲、衡水、滄州等4個(gè)市大部分項(xiàng)目縣建設(shè)了節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng),監(jiān)測(cè)站點(diǎn)基本上覆蓋了地下水超采區(qū)域,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正處在數(shù)據(jù)調(diào)試階段。
2014年開始,國(guó)家緊急啟動(dòng)了河北省地下水超采綜合治理項(xiàng)目,投入巨資,從工程、農(nóng)藝、管理等多方面來(lái)開展治理行動(dòng),以改變因嚴(yán)重缺水所造成的生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等諸多不良局面。2015年10月29日,剛剛閉幕的黨的十八屆五中全會(huì)明確提出:要大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化,加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式,走產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路。同時(shí),大會(huì)審議通過(guò)的《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》中明確提出:實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度,以水定產(chǎn)、以水定城,建設(shè)節(jié)水型社會(huì),建設(shè)國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng),開展地下水超采綜合治理。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化離不開水利現(xiàn)代化,社會(huì)可持續(xù)發(fā)展離不開水資源的可持續(xù)利用,尤其是在我省水資源嚴(yán)重匱乏的形勢(shì)下,農(nóng)業(yè)節(jié)水是必須面對(duì)且無(wú)法回避的重大問(wèn)題和課題。灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)做為一項(xiàng)科學(xué)的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)和先進(jìn)的管理方法,通過(guò)構(gòu)建科學(xué)的節(jié)水灌溉預(yù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)體系,指導(dǎo)農(nóng)民適時(shí)灌溉,解決農(nóng)作物生育期灌溉用水總量預(yù)測(cè)和在有限資源條件下什么時(shí)候灌、灌多少水的問(wèn)題,為有限的水資源和穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)搭建了一條科學(xué)通道。
《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》(2011年1號(hào)文件)中明確提出:深化小型水利工程產(chǎn)權(quán)制度改革,明確所有權(quán)和使用權(quán),落實(shí)管護(hù)主體和責(zé)任,對(duì)公益性小型水利工程管護(hù)經(jīng)費(fèi)給予補(bǔ)助,探索社會(huì)化和專業(yè)化的多種水利工程管理模式。自文件發(fā)布以來(lái),各地方政府根據(jù)要求制訂了一系列相關(guān)的文件,在小型農(nóng)田水利工程建設(shè)和管理、基層水利服務(wù)體系等方面開展了多種嘗試,并取得了一定效果。灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)做為一項(xiàng)相對(duì)獨(dú)立的小型農(nóng)村水利設(shè)施,其工程特征與其他水利設(shè)施有所不同,更側(cè)重于生態(tài)效益和社會(huì)效益,著眼于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,廣大農(nóng)民群眾直接效益不明顯,同時(shí),系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)需要更為專業(yè)的技術(shù)力量來(lái)支撐,因此,農(nóng)民無(wú)法進(jìn)行自發(fā)管理,建議由縣一級(jí)水行政主管部門協(xié)同相關(guān)的技術(shù)單位參與共管,或政府購(gòu)買服務(wù)的方式委托第三方代管。
截止到2013年,依托小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣項(xiàng)目,全省共在除承德、秦皇島區(qū)域外的11個(gè)縣建設(shè)了灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng),基本上涵蓋了不同的水資源區(qū)域和農(nóng)業(yè)種植模式,共有128個(gè)監(jiān)測(cè)(站)點(diǎn)的土壤墑情、氣象條件、灌溉預(yù)報(bào)等信息實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和發(fā)布,科學(xué)及時(shí)的節(jié)水灌溉信息為農(nóng)民適時(shí)、適量灌溉起到了積極的指導(dǎo)作用,對(duì)節(jié)約水資源、保障糧食安全也起到了一定的保障作用。
2014年以來(lái),邯鄲、邢臺(tái)、衡水、滄州等4個(gè)市的38個(gè)縣建設(shè)了灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng),包括田間小氣候監(jiān)測(cè)站104個(gè),降雨量監(jiān)測(cè)和土壤墑情監(jiān)測(cè)點(diǎn)392個(gè),目前正在調(diào)試運(yùn)行階段。根據(jù)《河北省地下水超采綜合治理試點(diǎn)區(qū)灌溉預(yù)報(bào)基本技術(shù)要求》,監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)绞〖?jí)灌溉預(yù)報(bào)中心平臺(tái),由省級(jí)灌溉預(yù)報(bào)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和維護(hù)。為確保項(xiàng)目功能的實(shí)現(xiàn),河北省水利技術(shù)試驗(yàn)推廣中心集中了部分科技力量,配置了服務(wù)器、通訊網(wǎng)絡(luò)等軟硬件設(shè)備,承擔(dān)了省級(jí)灌溉預(yù)報(bào)中心平臺(tái)建設(shè),負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理工作。但由于該項(xiàng)目涉及面廣、點(diǎn)多,設(shè)備分散,監(jiān)測(cè)設(shè)備參數(shù)校正、硬件保養(yǎng)維護(hù)、數(shù)據(jù)處理分析及軟件的升級(jí)等工作都需要投入大量的人力、物力,因此,有必要加強(qiáng)灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)的運(yùn)行保障,確保灌溉預(yù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為我省的節(jié)水事業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮出更加重要的作用。□