段守明1，廖 源2
（1.兵团第五师九〇团水利科，新疆 博乐 833409；2.新疆东方远润信息科技股份公司）
收稿日期：２０15—02—09
摘要：农业灌溉采用自动化控制技术是国家发展高效节水农业的重要举措。为推进九〇团自动化滴灌技术的应用，充分发挥现有节水设备的作用，实现农业灌溉管理自动化，本文对九〇实施滴灌自动化控制技术过程中存在的问题和当前我国滴灌自动化控制系统的不足之处进行了探讨，提出了实施自动化滴灌技术的对策。
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关键词 ：自动化灌溉技术；存在的问题；对策
信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节，我国国防、交通、土地等领域广泛应用现代信息技术。农业灌溉信息化是国家以信息化改造提升传统灌溉的具体体现，是带动水利现代化的重要措施之一。农业灌溉信息化就是指充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用农业、水利灌溉信息资源，包括农业、水利信息的采集、传输、存储、处理和服务，全面提升农业、水利事业活动效率和效能的历史过程。农业灌溉信息化可以提高信息采集、传输的时效性和自动化水平，是农业、水利现代化的基础和重要标志。适应农业灌溉信息化建设、信息技术发展趋势和农业水利灌溉管理的要求，大力推进九〇团农业、水利信息化的进程，全面提高水利管理工作科技含量，是保障团场水利与团场经济发展相适应的必然选择，是贯彻国家水资源使用管理核定红线的根本保证，是降低农业成本、能耗，改善职工劳动条件，增加职工经济收入的根本途径。
新疆博乐第五师九〇团位于祖国的最西边，阿拉山口前沿，气候条件十分恶劣，年最高气温42.6℃，最低气温35.0℃，蒸发比1∶ 15.6mm。8级以上大风180d，属于沙漠干旱气候，九〇团农业灌溉主要依靠地下水进行灌溉，水资源是制约九〇团农业发展规模和生产水平的关键因素。节水灌溉已在九〇团农业、工业、生活中广泛开展。1988年九〇团开始利用喷灌技术进行土地开发，土地面积由初期的0.17万hm2增加到现在的0.73万hm2。由于受到水资源的约束，1999年九〇团对16hm2棉田进行了膜下滴灌试验，当年棉花单产达到430kg/667m2。2001年开始大面积推广膜下滴灌种植棉花，目前九〇团膜下滴灌面积达0.73万hm2。在节水、增产、增效方面已取得了较好的成效。2002年，为探索新的节水技术，九〇团进行了地埋滴灌高效灌溉技术试验，2006年地埋滴灌棉花种植面积达到400hm2。随着科学技术的日益发达，特别是现代信息技术、通信技术的普遍应用，如何利用现代信息技术、通信技术进行自动化灌溉管理成为新的研究课题。本文就今后如何大面积发展自动化灌溉技术进行探讨。
1实施滴灌技术为推广自动化灌溉奠定了基础
新疆兵团第五师九〇团实施农业节水灌溉经历了从大水漫灌到沟畦灌，再从喷灌到膜下滴灌的3个阶段，走出了一条适合本地区使用和自主创新相结合的节水灌溉发展之路，已成为本地区在大田农业生产中应用节水滴灌技术范围最广、面积最大、发展最快的地区之一。在近几年实施的节水滴灌项目规划设计地埋供系统过程中，九〇团就考虑到了今后发展实施自动化技术的需要，通过多年滴灌技术应用已经形成了一套比较完整的各种农作物栽培技术标准。因此，为推广自动化灌溉技术奠定了基础。
2采用自动化滴灌控制系统是今后农业向规模化、集约化、标准化、信息化方向发展的必然趋势
自动化滴灌控制系统将覆膜种植技术、滴灌灌溉技术、农作物栽培技术、农业机械技术等先进技术进行综合配套应用，可有效提升本地区农业生产现代化管理水平。综合配套技术的应用可实现精准（精准播种、精准灌水、精准施肥等）、高效（劳动效率高、增产幅度大）、节约（节水、节能、节地、节肥等）、环保（环境友好、盐渍土改良利用等）、易控（机械化、自动化、集约化）等目标。采用自动化滴灌控制系统也是随着本地区劳动力的不断减少和国家土地政策的不断调整，在本地区进行农业、农机服务的公司，灌溉服务公司，劳动力服务公司对新的种植管理方式的探索，也促进了本地区未来农业向规模化、集约化、标准化、信息化方向发展，必将成为实现本区作物农业现代化的必由之路。
3九〇团自动化灌溉控制系统应用概况
2013年，九〇团自动化灌溉试验在9连1号棉田进行，试验面积64hm2，该试验的地埋供水系统采用原来的灌溉系统，水泵流量为230m3/h，扬程80m，首部配套自动反冲洗式过滤器1台，施肥罐1台。棉花种植品种选择903，行距配置为13cm+66cm+13cm。选用本地产一次性边缝式滴灌带，流量为1.6L/h，滴孔间距0.3m，电磁阀安装在原来的2个分干上，每个分干上安装24个，该试验地共计安阀门控制器12个，变频控制柜及数据采集、传输1套，超声波流量计1台，团级监控系统为远程无线系统，数据传输采用电信CDMI数字无线远程传输技术，2014年，九〇团与新疆东方远润信息科技股份公司进行合作，在9连实施了自动化灌溉试验项目，在灌溉管理上采用无线远程控制管理技术，2014年6月5日至9月20日，通过开通无线远程水泵的开和关、供电网上的电流、电压、水泵的开和关时间以及灌溉累计水量、随时水量、首部压力等数据（2h记录1次）的传输，通过自动化灌溉控制系统的实施应用，与常规灌溉相比，节水15.34%，氮肥利用率达到43.4%，磷肥利用率达到18.85%，灌水均匀度提高到95.8%，职工灌溉管理面积较现在增加了2~5倍，棉花可增产8%~15%。
4目前自动化灌溉技术应用存在的问题
4.1水含泥沙较大，沉淀池、过滤设备配置不合理
目前实施的滴灌系统灌溉水源采用自然水和井水，采用自然水灌溉比较多，有些沉淀池设计的面积和有效深度不合理，自然水数量小于水泵的出水量，泥沙没有有效的沉淀时间，在项目区没有蓄水调节工程，满足不了灌溉需求，特别是在灌溉高峰期和洪水期。过滤设备陈旧，过滤精度低，农民劳动强度大。在清洗过程中需要停机，严重影响灌溉时间，由于沉淀池和过滤问题在灌溉中把泥沙带入管道和滴灌带内部，造成滴灌带内部流道堵塞，滴水不均，严重影响作物生长，导致减产。
4.2滴灌带单孔出水量大，滴灌自动化成本偏高
目前，滴灌带大部分选用的是本地区生产的一次性边缝式滴灌带，单孔出水量为2.8~3.0L/h，滴头间距25~30cm，造成地埋管道管径增大，地面支管间距较近，数量增多，田间电磁阀、阀门控制器数量相应增加。
4.3滴灌带质量和可靠性差
目前，生产一次性边缝式滴灌带的企业都是私人企业，滴灌带的合格率较低，达不到国家规定的工作压力，工作压力稍高一点，就会有爆管的情况发生，目前使用的滴灌系统或多或少的存在低压运行状态，一旦实行自动化灌溉，整个系统处于正常的压力下，地面设备包括一些连接管件的质量问题就会暴露出来，损坏和漏水情况就会加重。很多用户可能误认为是自动化系统带来的问题，这样会给滴灌自动化的推广造成负面影响。
4.4自动化灌溉配套产品缺乏相应标准
在自动化灌溉系统中，田间使用的电磁阀有进口和国产之分，进口电磁阀价格高，国产电磁阀相对较低，但由于产品没有针对农用水质进行专业性开发和改进，在功能上不能完全满足农户的需求。国内自主研发的产品由于公司规模、研发能力等限制其产品性能良莠不齐，缺乏相应的标准对其规范，不同厂家的灌溉自动化系统不能实现信息共享，导致产品在更新和安装方面不能统一，在一定程度上给用户造成了很大的麻烦[1]。
4.5自动化设备的管理、使用和维护问题
目前，很多自动化灌溉系统的管理人员、使用人员没有得到专业的培训，对设备的性能、特点和日常维护不甚了解，操作、维护不熟练。每年重复的拆卸和安装工作，加上保管不善造成设备损坏、零部件丢失现象严重。
4.6土地承包面积不统一，职工文化水平较低
目前，九〇团职工承包的土地面积仍是20年前的定额，一直没有进行调整，职工在灌溉过程中仍然采用各自为战模式，设备的利用率不能够充分发挥，在某些程度上极大地浪费了电能。团场现有的职工文化水平普遍偏低，对自动化灌溉的认识不足，直接影响了自动化灌溉系统的使用。
5实施自动化滴灌技术的主要对策
5.1做好项目实施前的可行性论证工作
自动化灌溉工程主要由水源、地下、地上供水系统、首部过滤系统、田间阀门、机井信号传输与控制系统及远程监控系统组成。自动化项目工程成本控制的关键在于项目区的水质，如果项目区内水的含泥沙在要求范围内，首部沉淀池、过滤系统设计合理，田间滴灌带滴头流量可以选择在1.38L/h以下，单向铺设长度60~80m，田间地上供水系统（田间阀门、机井信号传输与控制系统设备）的投入可以大大降低，因此，项目在规划设计前应首先考虑该地区的水质情况，同时，首部沉淀池、过滤系统要作为重点规划设计内容。
5.2加快自动化灌溉专用灌水器产品的升级换代
目前，我国自动化滴灌技术已相对成熟，大部分设备、材料都已实现国产化，造价大幅降低，初步具备大规模应用的条件。要着力实现相应的自动化设备的本地低成本生产，一方面可以更好地满足市场的需要，另一方面使服务更加快捷方便。特别是使用者越来越趋向于普通农户，因此，灌溉自动化的操作方式要向直观、简洁、实用的方向发展，推广便于农户看得懂、会使用的操作界面。在配套产品研发上，今后应重点推广低压补偿式滴灌带、小流量高抗堵滴灌带、高效能水泵、低能耗过滤器和大管径低压系列管材等[1]。
5.3加快智能化决策系统及控制系统的研发
现阶段的灌溉信息化建设以实现灌溉自动化为主，应留有接收和执行智能化决策信息的接口和能力。加大农学、水利、信息化方面的专家对智能决策系统的研发力度，取得成果后为自动控制系统提供决策数据，形成自动化推动智能化促进自动化的良性循环。
5.4加大对节水设备市场的管理
将产品认证作为节水灌溉建设采购相关产品的必备条件，逐渐将简陋、低水平的家庭式、作坊式企业摒弃出节水市场。逐步扩大节水灌溉自动化技术在各种大田作物上的推广应用，政府在推广过程中给予相应的补贴。
5.5研究土地承包政策，改变现有承包形式
随着大田滴灌自动控制灌溉试验的逐步进行以及今后面临的大面积推广工作，目前的承包定额已不能适应自动化灌溉技术的实施与推广，随着团场退休职工的增多，年龄的增大，农业种植人员日益退减。必须探索新的团场农业种植承包政策。比如可以根据团场每年职工退减数量，招录一些具有一定文化程度的人员进行土地集体承包集中管理，在生产上实现五统一管理，工资采用基础工资加产量工资模式，经过2~3年技术学习和农业生产经验积累，使之成为生产的主要力量，为今后兵团滴灌自动控制技术的大面积推广奠定坚实基础。
5.6加强对基层农户的宣传和培训
在常规滴灌模式下，灌水量和施肥都具有随意性和主观性，而进行自动化滴灌就要按设计的轮灌制度及作物本身的需求量进行，轮灌制度的执行刚性化了，这种管理方式的转变，一般农户和基层管理者都不愿意接受这种监督和控制，这种矛盾突出暴露出来，许多地方就演变成了手动控制或废弃掉。这就需要加强用户培训，提高认识，协调滴灌设计系统和生产管理的关系，提高轮灌制度设计水平，将管理模式与自动化系统有机统一，充分发挥自动化滴灌系统的优势和潜力[1]。
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参考文献
[1]陈林.国家节水灌溉工程技术研究中心（新疆）：大田滴灌自动化灌溉技术的应用和存在问题及对策[EB/OL].http://www.jsgg.com.cn/Index/Display.aspNewsID=18890/2014-09-16.