节水灌溉自动控制技术的研究现状与发展趋势.pdf

交 流 探 讨 农业开发与装备 2014年第12期 节水灌溉自动控制技术的研究现状与发展趋势 王新华，杨学坤，蒋 晓 （北京农业职业学院 机电工程学院，北京 102208） 摘要：随着我国经济的不断发展，水资源短缺现象日益凸显，我国 非常方便，寿命可长达20年[7]。压力补偿型的内镶式滴管，有效提 农业生产的平均水利用率与发达国家相比，存在较大差距。准确掌 高了灌水均匀性，在水流进口处还安有过滤装置。在运行开始和结 握节水灌溉自动控制技术的发展成就与研究现状，并对未来的发展 束时具有自冲洗功能，能减少堵塞。以色列开发了一系列用于温 方向进行展望，对于改变我国农业经济增长方式和实现农业可持续 室灌溉的微喷头产品。每个喷头的耗水量大约在每小时30～300L 发展都具有重要的现实意义。 之间，喷洒半径为1～6m。这种灌溉方式可以使水的有效利用率达 关键词：节水灌溉；控制技术；现状；趋势 85%。以色列开发出的系列化缝隙式、折射式、旋转式微喷头及连 引言 接件产品，材质好、耐磨损、喷洒效果好[8]。以色列近几年推出的 水，是植物的主要组成部分，也是植物生长发育的关键生态因 脉冲式微灌技术代表着一种新的灌水方式的应用，节水效果更好 子，植物的光合作用、呼吸作用、矿物质营养吸收及运转，都必须 [8]。微灌系统中自动施肥系统的应用已经非常广泛，施肥器受计算 有水的参与才能完成。同时，水又是植物体与周围环境相互联系的 机或小型控制器控制，以实现精确施肥。在以色列，已经出现了在 重要纽带。植物的水分代谢一旦失去平衡，就会打乱植物正常的生 家里利用电脑对灌溉过程进行全部控制的农场主。以色列拥有像耐 理活动，严重时能使植物体死亡[1]。 特费姆、普拉斯托、美滋-雷鸥等多家世界著名灌溉公司。 水是农业生产的重要原料，在农业生产中消耗的淡水量占人类 美国是目前世界上微灌面积推广最多的国家，1991年就已经超 消耗淡水总量的60%～80%[2]。 过了60万hm2[9] 。雨鸟公司研制生产的并已经被广泛应用的紊流压 世界的水资源分布十分不均，除欧洲外，其他各洲都不同程度 力补偿滴灌带，抗堵塞性能好，压力补偿功能使得出水均匀，并可 地存在一些严重缺水地区，最为明显的是非洲撒哈拉以南的内陆国 埋于地下，减少蒸发损失。微喷头品种较丰富，装拆和清洗方便， 家。占人口40%的80个国家严重缺水[3] 3 配套产品也很发达。控制器可根据控制程序，一天内多次开启，在 。人均水量在1000m 以下的 严重缺水国家全球共有15个，目前，全世界有10亿人得不到可用来 温室使用自动灌溉控制效果尤为明显。 消费的水，有20亿人生活在不卫生的状况中，在未来的几十年里， 法国的肥料农药混合器代表了当今国际领先水平，它不用电力 随着世界人口的继续增长，人与水之间的矛盾将日益凸显。 而依靠水压驱动，能调节浓度，具有较高的精度控制能力，比普通 我国人均占有量和单位面积耕地占有量都很小，地域和时间分 的压差式施肥器的施肥精度有很大的提高。 布又极不均衡，农业用水短缺形势非常严峻。目前，我国水资源短 除此以外，英国、日本、澳大利亚、罗马尼亚也都是节水灌溉 缺与农业用水粗放低效状况并存。而水资源的粗放低效利用，又加 技术较为发达的国家。 剧了水资源短缺程度。我国农业用水的利用率和效率都很低，和一 近年来，美国、以色列和加拿大等国家，将电气信息技术、人 些发达国家相比有很大差距[4]。我国农业节水的潜力十分巨大。通 工智能技术应用到节水灌溉自动化控制中，控制精度和智能化程度 过发展节水灌溉，提高我国农业用水利用率与利用效率，在满足灌