高效节水灌溉是现代农业发展必经之路_付玉海

水是生存之本 、文明之源。 水安全是未来数 十年深刻影 响 全球可持续发展的重要议题，人 类 的生命健康、城乡发展、工农 业生产、经济发展和 自然生态系 统的维系都高度依赖水资源。早 在 1977 年 ，联合国 就 曾向全世 界发出严正警告：水危机不久将 成为继石油危机之后 的下一个 危机。 据统计，地球的淡水资源 仅占总水量 的 2.5% ，并且只有 不到 1%的淡水可为人类直接利 用。

受 自然地理条件 和人 口 影 响，我国作为一个农业大国却是 贫水国家，而且农业对灌溉的依 赖性很强。截止到 2020 年底，我 国 节 水 灌 溉 面 积 达 到 5.67 亿 亩，2021 年新增 2825 万亩，以喷 灌、微灌、滴灌、管 道 输 水 灌 溉 为代表 的高效节水灌溉 面积约 达到 3.78 亿亩 。我国 的有效灌 溉 面积 发展 到 目前 有 10.37 亿 亩，成为世界第一灌溉大国。

从我国现状来看 ，喷灌、微 灌、滴灌和低压管灌是节水灌溉 产业 的主要形态 。 自上世纪 70 年代起，我国节水灌溉行业正式 进入初步发展阶段。早期受到资 金和技术限制，产业核心技术设 备主要依靠海外引进，直到上世 纪 90 年代，整个产业才进入快

速发展阶段。进入 21 世纪以来， 一 系列利好政策 与下游市场需 求的释放，让节水灌溉产业进入 规模化发展阶段，市场体量持续 扩大。

以大型喷灌机为例，1976 年 至 1978 年 中国引进 国外大型 喷 灌机，国内大型喷灌机进入起步 阶段 。2010 年以前，由于缺少政 府政策引导，加之大型喷灌机的 价格高，国内对大型喷灌机市场 需求量较小。截至 2008 年，我国 大型喷灌机保有量仅 5000 台左 右。2007 年至 2009 年，全球知名 大型 喷灌机行业 巨头在 中 国建 设工厂，凭借先进的灌溉技术和 丰 富 的项 目 经验 以及过硬 的产 品质量，在国内节水灌溉行业稳 扎稳打 。2010 年开始，市场需求 快速增长，加之各省市节水增粮 行动 和高标准农田建设 的 陆续 开展，中国大型喷灌机市场进入 高峰。目前我国大型喷灌机市场 整体较为稳定，截至 2021 年，市

场总保有量约为 2 万台左右。在 这 10 余年时间 ，也有部分小的 生产企业退出市场。

实行节水灌溉工程， 不仅可 以节 约用水 ，提高水 资源利用 率，同时还可以减少灌溉过程中 劳动力配置；即使在崎岖不平的 田 间 ，也 能对作物进行均匀灌 溉。均匀灌溉能够提高作物品质 和产量 ，改 良土壤结构 ，帮助广 大种植者获得良好的经济效益。 这种科学 而 高效 的灌溉方式也 大量节 约 了 我 国已 经非 常稀缺 的淡水资源，并节省了大量的人 力物力，提高种植效率和收益。

大 型 喷灌机在我 国 北 方应 用 十 分广 泛 ，2021 年 开 始 中东 部市场需求增长明显。作物灌溉 应用范 围也很广泛 ，玉米、马铃 薯、大 豆、甘 蔗、蔬菜 等 都 可 使 用 。 2015 年 中 央一号文件首 次 提出 “粮改饲”试点建议后，为 促进粮食、经济作物、饲草料三 元种植协调发展起 到 了积极 的 作用。大型喷灌机在牧草种植过 程中也发挥着自身优势，得到了 广泛应用。

在牧草种植中，种植地块都 比较大，大型喷灌机安装后可长 期持续使用。而且在田间经常有 大型机械设备作业， 如收割机、 搂草机等，大型喷灌机可以随时

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灌排设备及技术专题

调整作业区域，满足各种作业设 备互不干扰。针对牧草种植的特 点，对于灌溉设备的灌溉均匀度 和精细 的灌溉管理计划要求比 较高，选择适合的灌溉方式是关 键。

大型喷灌机不仅能满足灌 溉需求，还能实现水肥一体化功 能，种植者借助搅拌泵的搅拌将 可溶性固体或液体肥料，按土壤 养分含量和作物种类 的需肥规 律和特点 ，配兑成均匀的肥液， 再通过施肥泵将搅拌好 的肥也 与灌溉水一起，打入喷灌机管道 系统供水供肥。化学灌溉通常比 传统喷洒方法更经济，大幅减少 了土壤压实和作物损害，同时能 达到相同产量的同时减少需肥 量。

针对种养结合型牧场，大型 喷灌机还能达到 “无害化处理、 资源化利用 ”变废为宝、节能减 排的 目标。沼液灌溉牲畜粪污可 以用来改善土壤条件，提高土壤 肥力，为作物生长提供优质的有 机肥。首先通过前期的固液干湿 分离，然后通过发酵池对沼液进 行三级 氧化过滤后达 到农田灌 溉标准，将稀释的沼液精确的喷 洒到地里，不仅能使作物充分吸 收沼液中的植物养分，改善土壤 环境，还能大大降低沼液的排放 量，有助于环境保护。

随着种植者对 现代化农业 机械需求 以及对产 品功 能需求 和对整体解决方案需求 的不 断 扩大 和深入 ， 以物联网 、大 数 据、云计算和人工智能为主要技 术支撑的全要素、全产业链、全 产业、全区域的以无人化为主要 特征的智能农业，即农业 4.0 时 代正在逐步推进。

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就农业节水灌溉 而 言 ，智 能灌溉应满足在农业种植生产 领域的数字化应用要求，而不是 简单依靠作物耗水量来决策灌 水量的多少。那么在实现智能灌 溉过程 中， 就要求数据监测 系 统、数据分析系统(作物生长模 拟 模 块 ) 、灌 溉 计 划 管 理系 统 (智慧灌溉决策功能)以及远程 控制系统(执行决策功能)同 时 发挥作用。

智能灌溉 系统 提供集成的 水肥解决系统方案 ，具备预警， 人员和设备管理工具，使灌溉设 备及其 附属设备 能实现远程查 看和控制，通过监测土壤水分及 通过 叶 片红外遥感技术分析作 物健康状况和记录水、 电用量， 环境气候 ，降雨量等数据，为种 植者完成更高效 的灌溉 管理计 划提供依据。

有了数据支持，就要用科学 的灌溉管理方案 为作物生长保 驾护航。作物生长模拟模块通过 对影 响作物生 长 因素 了解作物 需水的规律，模拟作物生长的关 键生育期的状况，例如土壤墒情 分析数据 、土壤成分分析数据、 以及气候分析数据，可追踪整个 地块 的可用 土壤水分并 预测作 物未来的水分需求，用专业建议 替代经验主义，通过数据的整合 并结合作物生 长模拟模块来实 时更新和优化灌溉计划。

最后，再将这些计划通过远 程控制系统付诸于行动，使灌溉 变得更加简单高效。

智能数字化农业是 指将遥 感、地理信息系统、全球定位系 统、云 计算技术、通 讯 和 网络技 术、自动化技术等高新技术与地 理学、农学、生 态 学、植 物生 理

学、土壤学等基础学科有机地结 合起来，实现在农业生产过程中 对农作物、土壤从宏观到微观的 实 时监测 ， 以实现对农作物生 长、发 育状 况、病虫害、水肥 状 况 以及相应的环境进行定期信 息获取 ，生成动态 空 间信息 系 统，对农业生产 中 的现象、过程 进行模拟 ，并 进行 自 主决策控 制 ，最终达 到合理利用农业 资 源，降低生产成本，改 善生态环 境，提高农作物产品和质量的 目 的。

近年来，国家对节水农业的 发展进程高度重视，相继出台了 一系列利好政策。例如国家发改 委 、水利部在 2019 年 4 月联合 印发《国家节水行动方案》；水 利部于 2022 年 1 月发布《“十四 五”水安全保障规划》。近几年， 中央一号文件也 明确提出发展 节水农业的具体实施措施，其中 包括建设现代化灌区，大力实施 区域规模化高效节水灌溉工程， 稳步推进牧 区高效节水灌溉饲 草料地建设，建立健全农业节水 技术产品标准体系，加快开发种 类齐全系列配套，性能可靠的节 水灌溉技术和产品，大力普及节 水灌溉技术。

从 2021 年到 2030 年的 9 年 时 间里 ，我 国计划还需要完成 1.1 亿亩 高 效节 水 灌 溉 建 设 任 务 。在绿色发展 ，环境节约，大 力发展数字化农业 的发展形 势 下，先进的灌溉技术和高效节能 的灌溉设备始终 承担着历史使 命 。■