水稻节水灌溉的技术
江苏如皋市农田水利试验站的试验技术人员为了给节水灌溉提供科学的依据，确保水稻高产、稳产，对水稻耗水量进行了多年的观测试验，掌握了水稻耗水量的一般规律，找出了影响水稻耗水量的主要因素，建立了水稻耗水量和光、温、水等主要气象要素的数学模式，并考虑未来天气趋势、土壤性质等诸多因素的综合作用，科学地确定水稻的灌溉水量。
1．水稻耗水量与气象条件的关系
水稻耗水量影响因素较多，主要有蒸腾、蒸发、渗漏（含旁渗和垂直渗漏）。水稻本身光合作用所需的水分，相比之下较少，可以忽略不计。蒸腾和蒸发消耗水分的多少主要受气象条件的制约，而在气象条件中，温、光对水稻蒸腾、蒸发的量起着决定性作用。
（1）水稻生育阶段耗水量与温度的关系
利用水稻生育阶段耗水量与其大于0℃的积温（用∑T表示）建立数学算式：
气温越高，水稻耗水量越大。这是因为随着气温的升高，水面蒸发量就增大；同时，在一定的温度范围之内，随着温度的升高，作物体内各种酶的活性也随之增强，新陈代谢、光合作用、蒸腾等消耗的水分也就越多。
（2）水稻生育阶段耗水量与日照的数量关系
水稻生育阶段耗水量与其日照（用∑S表示）有较好的一一对应关系。
水稻拔节至灌浆期是水稻由营养生长逐渐向生殖生长过渡的时期，植株日趋长大定型，群体日趋茂盛，需要足够的日照，用于增强光合作用，用于蒸腾、蒸发，因此耗水量也就多。
2．水稻灌溉量的确定方法
（1）确定水稻生育期耗水量的综合模式
水稻耗水量是在诸多因素共同作用下促成的，这些因素的作用有主次之分，若其他条件相对稳定时，水稻的耗水量（用E表示），基本就是（∑T）、（∑S）的函数。因此运用相关集成综合法就得到关于水稻耗水量的数学关系式：
（2）某一时段耗水量的确定方法
由于外界条件、生理和生态的影响，不同阶段的耗水量有明显差异，存在一定的规律。要知道水稻某时段的耗水量，只要算出某时段前后两次的耗水量的差值即可。
（3）水稻耗水量与渗漏及地下水位的关系
根据试验资料，水稻生长期间，水稻田地下水位的变幅不大。渗漏量因土壤性质而异，高沙土田块渗漏量大，黏壤土渗漏量较小。对同一土壤性质而言，渗漏量基本是一个定数，可用G＝dn表示。式中G为渗漏量，d为日渗漏量，n为天数。
（4）灌溉量的确定
一是计算灌溉量的确定。
水稻灌溉量主要用于蒸腾、蒸发、渗漏；它的多少还受降水量的影响。因此，灌溉量用函数关系式表示为：
式中：G为渗漏量，R为降水量，当日降水量大于50mm时，只计算50mm，多余的降水量视为被排除。
二是实际灌溉量的确定。
某时段的灌溉量可以计算出来，但还必须考虑未来3～4d的降水趋势和土壤性质来决定灌溉的水量。现设计了灌溉量决策分级表（表1），基本能综合考虑上述三者的作用，然后采取相应的灌溉量。
表1 灌溉量决策分级表
计算灌溉量（mm） 高沙土降水量级 砂壤土降水量级 壤土地降水量级
无 小 中 大 无 小 中 大 无 小 中 大
10～20 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅳ
20～40 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅳ
≥40 Ⅰ Ⅰ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
表1根据计算灌溉量，预测未来降水量和土壤性质，将灌溉量明确分为4级，分别采取4种相应的决策。
Ⅰ：灌溉量为计算灌溉量；
Ⅱ：灌溉量为计算灌溉量的80％；
Ⅲ：灌溉量为计算灌溉量的50％；
Ⅳ：暂不灌溉。
当计算灌溉量小于10mm时，无论是什么土壤性质，无论是未来有没有降雨，均不予灌溉。
运用表1对如皋市2001年水稻生长期的灌溉量进行测报，预报结论和实际基本吻合。
（5）灌溉方法
在实际操作中要考虑到劳力和电灌站的工作安排，一般是每4～5开机灌溉一次，灌溉量为前4～5d各种要素输入模式后计算的耗水量加上这4～5d的渗漏量和与降水量的差值。因此，水稻田就形成了以浅水和湿润相结合，以湿润为主的一种灌溉技术，同时根据水稻生长特性在分蘖末期，当苗数达到有效穗数的80％左右时，为抑制无效分蘖，实行落干晒田，晒到人可以在稻田走而不陷脚为止。
3．结 语
（1）2001年运用试验结果动态模式确定的水稻灌溉量，灌溉试验田与以常规灌水方法为对照田比较，平均节水5476.5m3/hm2，节电87kW·h/hm2，平均增产906kg/hm2，按照水稻1.40元/kg计算，平均每公顷增收1168.4元。
（2）该节水灌溉技术的特点是根据水稻各生育期耗水规律，结合防治病虫害，适时采取浅、湿、干调节，合理利用自然降水。突破水稻长期淹水的灌溉模式，使稻田水分多样化，促控结合，既满足了水稻需水要求，又改善了农田小气候，增加土壤中空气流动，促进根系的发育。故试验田水稻茎秆粗壮，成熟时秸青籽黄，籽粒黄亮饱满，未发现纹枯病及倒伏现象。
（3）因水稻耗水量是多种气象因素作用的结果，本文考虑了主要因素，还有一些起次要作用的不确定因素，如风的大小对蒸发量的多少有一定影响等等有待进一步研究。
参考文献：
1 北京农业大学农业气象专业．农业气象学．科学出版社，1982．
2 杨永岐．农业气象中的统计方法．气象出版社，1983．
3 王馥棠等．农业气象预报概论．农业出版社，1991．
4 彭世彰，俞双恩．水稻节水灌溉技术．中国水利水电出版社，1997．
（作者单位：江苏省如皋市农田水利试验站） （记者 佚名）
你们有没有发现，现在很多的农业园区的发展方向变化了呢，有没有发现智慧农业越来越普及了呢？
在往期的时候，我们管理一片农田或者果园的时候，特别是遇到雨量较少的时节，都会需要人力进行灌溉，保证果园或者农田保持充足的水分，保证作物的正常生长。但是这种浇灌的方式无论从哪一方面考虑，若不是没有更好的选择，没人愿意去费时费力地采用这种方式。现在有了信息技术的加持，物联网的发展也十分迅猛，可以通过软硬件结合的方式，实现土地浇灌的智能化，自动化，不再需要人亲力亲为，不再需要人一棵一棵的进行浇水。
无线灌溉就可以自动感应土地的温度和湿度，根据提前设定好的作物需要的温湿度阈值，通过提前铺设好的管道，进行开启或者关闭灌溉。不再需要人实时控制，达到土地浇灌的自动化管理。
在中国采用的方式一般是畦灌、沟灌、喷灌、滴灌、渗灌、微喷灌等六种方式，这些方式如果单纯靠着人力去一个个进行控制，无疑会增加时间、人力成本，还会浪费水资源。所以通过可以用过LORA技术与其原本灌溉方式相结合，便实现了节约水资源和人力、时间成本的目的。
无线灌溉系统是可以在农业大田、果园茶园、农业大棚、水文水利等领域保证作物的正常需水量，实现节约用水、增量增产的一套解决方案。无线灌溉是运用了基于扩频通信的超远距离、低功耗Lora无线传输技术，对农业中的环境温度、湿度、光照强度、土壤墒情等参数进行实时监控，分析处理传感器数据信息，达到所设阈值或人为干预操作，实现智能化灌溉，解决以往灌溉过程中关于传输距离与功耗相矛盾的问题。
实现无线灌溉只需4项要素，Lora采集器、Lora无线控制器、Lora网关、农业四情测报平台。Lora无线采集器采集监测环境要素，并将数据实时上传至Lora网关，Lora网关通过4G或者以太网将数据上传至云平台，云平台通过分析数据，下达指令，控制Lora灌溉控制器进行开/关控制，从而实现自动浇灌。在无线灌溉系统中，一个网关可以连接32个Lora无线采集器和32个控制阀，传输距离可达3千米。如果想要监测其他环境要素，但没有合适的Lora采集设备，可以利用Lora 458数据采集器，将任意标准485信号转换成Lora无线电信号传输，并上传至云平台，一个Lora 485数据采集器可以连接4台485型设备。
再来介绍下无线灌溉系统的优势：
控制器、网关及采集器自带电池，常年工作续航能力至长可达三年，电池可自行更换。阀门处于待机状态，可随时唤醒，平台显示其电池电量。
无线传输免布线，不必铺设大量通讯线缆，安装方便快捷。
低功耗、低成本、抗干扰能力强、传输距离远，可以实现3km距离传输。
无线传输系统同时支持数据采集和阀门控制，双管齐下，做到无线控制、秒开秒关。
远程控制，可在移动端、pc端实现远程控制，移动端有独特加密技术，防止监听，控制可靠，杜绝误动作，控制逻辑丰富，可实现现场关联条件自动控制、远程手动控制、定时定点控制。
PC端云平台综合能力强，支持数据分析、远程控制、实时监控、数据导出、设备联动、地图定位。
适用场景：农业大田、温室大棚、果园菜园、花卉苗圃、公园景区、市政道路、高尔夫球场、小区绿化、水产养殖。
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