出品：科普中國

　　制作：呂謀超（中國農業(yè)科學院農田灌溉研究所）

　　監(jiān)制：中國科學院計算機網絡信息中心

　　為保證國家的口糧、食品安全，促進鄉(xiāng)村振興和綠色發(fā)展，國家正在積極推動高標準農田建設、高效節(jié)水建設和灌區(qū)現代化建設與改造。發(fā)展低能耗、高質量、多功能、方便管理的智慧灌溉，將是節(jié)水灌溉行業(yè)未來的方向。

　　圖片來源：Veer圖庫

　　在各地高標準農田、灌區(qū)改造、高效節(jié)水項目中，雖已經建設了一些工程，但當前發(fā)展極不均衡，仍存在技術設計不合理、施工監(jiān)管不到位、采用設備質量參差不齊、后續(xù)運行維護費用不足等問題。

　　因此，需要從技術、設備上規(guī)范灌溉產業(yè)的自動化、智能化，讓企業(yè)與政府一同合力發(fā)展。

　　灌溉產業(yè)技術向自動化、智能化發(fā)展

　　科學家們在技術上不斷創(chuàng)新，促進了節(jié)水灌溉朝著精準化、自動化、智能化方向發(fā)展。

　　例如，集成信號傳輸技術、控制技術，創(chuàng)制完善灌溉決策控制理論與技術；促進以糧食、棉花、油菜、茶葉、果樹等大田作物和蔬菜、花卉、食用菌等設施園藝作物等產業(yè)，發(fā)展不同生態(tài)類型區(qū)的節(jié)水灌溉智慧化技術模式。

　　優(yōu)化首部、管道、過濾器、電磁閥、配水器等關鍵部件，應用工程控制技術和信息管理技術，開展集成創(chuàng)新，形成多要素一體化的智能灌溉技術系統(tǒng)，實現水、肥、藥智能化精準施用。

　　在河南新鄉(xiāng)，中國農業(yè)科學院農田灌溉研究所開發(fā)了智能灌溉管理云平臺，將土壤墑情傳感器、水肥一體化機、作物需水需肥知識庫、灌溉決策模型、天氣預報、GIS、視頻監(jiān)測、農事記錄、數據統(tǒng)計分析與可視化等有機融合。

　　利用高效灌溉工程技術，該平臺實現了從水源到田間、從土壤到作物的全過程水情監(jiān)測和智能化水肥管理。該平臺已經在河南省信陽部分茶園、河北省阜平縣自動化灌溉工程等地得到應用。

　　智能灌溉水肥一體化系統(tǒng)（圖片來源：灌溉所蔡九茂制作）

　　多技術融合發(fā)展助力節(jié)水灌溉

　　除了技術創(chuàng)新方面，現代化的高效節(jié)水灌溉需要精準灌溉專用設備，也需要應用新材料、新技術、新工藝，研發(fā)新設備或解決卡脖子的技術難題。

　　節(jié)水灌溉設備涉及的范圍很大，有不少是通用的建筑材料和機電設備，也有一定的專用設備，需要根據市場行業(yè)需求和整體技術的進步來研發(fā)。

　　多學科交叉融合是創(chuàng)制這些專用設備的重要方法，如創(chuàng)制一批高性能、高可靠性的水、土、肥、氣、藥、作物的信號采集裝備、終端控制設備；結合新材料、新工藝，提高噴頭旋轉部件的耐久性、補償式灌水器彈性膜的耐老化性、精準控制閥門的可靠性。

　　還需應用新技術，改善長流道灌水器的結構，解決管網與灌水器的泥沙沉積堵塞問題；運用大數據和信息化手段，研發(fā)空天地一體的監(jiān)測與預報技術，創(chuàng)制實時在線監(jiān)測水肥濃度的電子設備以及水肥耦合的精準灌溉施肥制度等。

　　灌區(qū)是我國糧食作物生產的主戰(zhàn)場、也是保障口糧安全的重要保障，利用先進的信息技術、工程技術，實施灌區(qū)田間精準灌溉、渠系精準量測及用水全過程優(yōu)化管理，構建灌區(qū)智慧用水決策服務平臺和生態(tài)灌區(qū)建設評價指標體系，可提升灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的效益，提高灌區(qū)水資源的利用效率，促進灌區(qū)綠色可持續(xù)發(fā)展。

　　甘肅省榆中縣三電灌區(qū)自動量水設施（圖片來源：作者）

　　多方主體齊使勁

　　我國地域廣闊，各地自然條件和經濟條件差異較大，有關節(jié)水灌溉設備產品類別、檔次多元化的趨勢明顯，這種多元化需求為材料設備產業(yè)提供了更為廣闊的發(fā)展空間。節(jié)水灌溉的發(fā)展離不開技術與設備，更離不開背后的生產者和管理者。

　　企業(yè)目前正成為產品設備創(chuàng)制、規(guī)?；a、節(jié)水灌溉工程建設的主體。企業(yè)能夠聯合高?？蒲袉挝患夹g力量，成立各類協(xié)會、聯盟、創(chuàng)新中心、研發(fā)中心等社會組織，在節(jié)水灌溉產業(yè)發(fā)展中日益發(fā)揮重要作用。

　　土地流轉速度的加快，為節(jié)水灌溉發(fā)展帶來了新的機遇。勞動力價格的提升與農業(yè)灌溉用水量的短缺，使得節(jié)水灌溉省工節(jié)水的優(yōu)勢得到更廣泛的重視；土地托管等規(guī)?；s經營模式也助推了節(jié)水灌溉技術的應用。

　　現代化灌溉設備（圖片來源：中國農業(yè)科學院農田灌溉研究所）

　　政府主管部門在節(jié)水灌溉工程建設過程中，應建立建全有關質量認證工作，更加重視市場投融資機制，以及工程建成后的運行管理維護機制的構建、評估，提高政府、社會資金的使用效率，保障節(jié)水灌溉工程社會環(huán)境效益的實現，引導企業(yè)公平競爭。

　　同時，企業(yè)也要加強行業(yè)自律，做到規(guī)范生產、規(guī)范施工，避免不公平競爭造成低劣產品充斥市場，優(yōu)質不能優(yōu)價，最終用戶深受其害。

　　可以預見，節(jié)水灌溉正朝著資源節(jié)約、環(huán)境友好的綠色方向發(fā)展，灌溉技術將不斷出現多學科交叉、各種單項技術互相滲透等特征。傳統(tǒng)灌溉將不斷融入生物、計算機、電子信息、高分子材料、大數據、人工智能等一系列學科的高新技術知識，并在農業(yè)生產中起到更大的推動作用。