灌溉預(yù)報技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水中的推廣應(yīng)用

□劉希慶

灌溉預(yù)報是一項科學(xué)而先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，同時也是一項有效的農(nóng)業(yè)節(jié)水管理手段。它類似于“天氣預(yù)報”，預(yù)報內(nèi)容是農(nóng)作物的最適宜灌溉時間和灌溉水量。2009年，河北省水利技術(shù)試驗推廣中心在“肥鄉(xiāng)縣節(jié)水灌溉預(yù)報示范項目”中，以多年灌溉試驗資料和科研成果為支撐，以布設(shè)在縣內(nèi)不同區(qū)域的監(jiān)測站點為基礎(chǔ)，建立了對土壤-作物-大氣實施監(jiān)測的節(jié)水灌溉預(yù)報系統(tǒng)，并通過網(wǎng)站、短信、LED屏，發(fā)布土壤墑情、灌水時間、灌水量等信息，對指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)灌溉、節(jié)水灌溉發(fā)揮了重要作用。中央電視臺、河北電視臺等多家媒體進(jìn)行了宣傳報道，并對其在高效節(jié)水、科學(xué)抗旱工作中所起的作用給予高度評價。

2014年，河北省開始實施“地下水超采綜合治理項目”，邢臺、邯鄲、衡水、滄州4市大部分縣都開始建設(shè)節(jié)水灌溉測報系統(tǒng)，以科技創(chuàng)新推動科學(xué)節(jié)水灌溉，提高地下水超采綜合治理成效。

1.灌溉預(yù)報是一項科學(xué)的節(jié)水灌溉技術(shù)

灌溉預(yù)報技術(shù)是在有限水資源條件下，根據(jù)一系列影響作物需水的因子推求作物最佳灌溉時間和灌溉水量，從而提高水資源的利用效率，保障作物生長和產(chǎn)量。

上世紀(jì)80年代，河北省灌溉中心試驗站、藁城灌溉試驗站以藁城縣內(nèi)8個站點的實測土壤濕度為依據(jù)，采用圖表法在全縣發(fā)布灌溉預(yù)報信息，指導(dǎo)農(nóng)民合理灌溉。引起了各大專院校、科研院所的關(guān)注，并對預(yù)報技術(shù)方法和理論基礎(chǔ)進(jìn)行了探討，在實際生產(chǎn)中不斷應(yīng)用。2010年以來，河北省水利技術(shù)試驗推廣中心在 “肥鄉(xiāng)縣灌溉預(yù)報示范項目”獲得成功的基礎(chǔ)上，依托小型農(nóng)田水利重點縣項目和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在全省10個縣推廣了節(jié)水灌溉預(yù)報技術(shù)，基本上涵蓋了不同的水資源區(qū)域，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了積極的作用，也積累了豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗。

1.1 節(jié)水灌溉預(yù)報方法

“節(jié)水灌溉預(yù)報方法”堅持以供定耗和資源型節(jié)水的理念，結(jié)合土壤墑情、氣象資料、作物種類等信息，根據(jù)灌溉制度，采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)推薦的“FAO彭曼—蒙特斯”方法計算作物蒸發(fā)蒸騰量（ET）,建立灌溉預(yù)報模型，推算最適宜的農(nóng)作物灌溉時間和灌溉水量，做為農(nóng)業(yè)科學(xué)節(jié)水的重要依據(jù)。

該技術(shù)通過在全縣布設(shè)若干個土壤墑情監(jiān)測站和田間小氣候觀測站，自動采集田間小氣候（空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、太陽輻射、降雨量）數(shù)據(jù)和土壤濕度（20cm、40cm、60cm三層）、地下水埋深、灌溉水量等數(shù)據(jù)，并通過 Internet無線網(wǎng)絡(luò)（GPRS）遠(yuǎn)程匯總到?。h）級管理中心。管理中心自動接收和存儲數(shù)據(jù)，根據(jù)土壤類型、灌溉水源、灌溉方式、種植作物以及縣域近30年的平均ET0和平均降雨概率、降雨量，動態(tài)預(yù)測預(yù)報作物“ET”和土壤墑情，結(jié)合在有限資源條件下非充分灌溉制度，及時、科學(xué)預(yù)測預(yù)報作物適宜灌溉時間、灌溉水量，并及時向廣大農(nóng)戶或管理人員發(fā)布這些信息。

1.2 節(jié)水灌溉預(yù)報系統(tǒng)

節(jié)水灌溉預(yù)報系統(tǒng)是指由一系列軟、硬件組成的用于監(jiān)測、傳輸、處理、發(fā)布與農(nóng)作物節(jié)水灌溉信息相關(guān)的綜合技術(shù)集成?！肮?jié)水灌溉預(yù)報系統(tǒng)”以“節(jié)水灌溉預(yù)報方法”為基礎(chǔ)，由田間監(jiān)測站點、灌溉預(yù)報中心、信息媒體組成，分別負(fù)責(zé)信息采集、傳輸、管理、決策支持和信息發(fā)布等功能。其系統(tǒng)原理是采用遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)、無線通訊技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實時監(jiān)測田間氣候、土壤溫濕度，按照灌溉預(yù)報方法，對土壤墑情、作物最佳灌溉時間和適宜灌溉水量進(jìn)行實時預(yù)測預(yù)報，指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)灌溉、節(jié)水灌溉。

灌溉預(yù)報系統(tǒng)硬件主要包括：土壤水分傳感器、溫濕度傳感器、自動氣象站、雨量筒、數(shù)據(jù)匯聚設(shè)備、傳輸設(shè)備、GSM數(shù)據(jù)卡、LED屏等田間設(shè)備，以及服務(wù)器、打印機、投影儀等室內(nèi)設(shè)備。其中田間監(jiān)測設(shè)備主要監(jiān)測田間小氣候、土壤溫濕度、灌溉水量、地下水位等參數(shù)。

灌溉預(yù)報系統(tǒng)軟件主要包括：節(jié)水灌溉預(yù)報模型、數(shù)據(jù)采集傳輸軟件、數(shù)據(jù)處理分析軟件、信息發(fā)布軟件等。目前灌溉預(yù)報軟件有單機版和網(wǎng)絡(luò)版。單機版主要應(yīng)用于大型農(nóng)場及莊園，管理上相對獨立，網(wǎng)絡(luò)版可以通過遠(yuǎn)程登陸的形式進(jìn)行操作和管理，可供廣大農(nóng)村的種植戶、合作社、主管部門或第三方使用。

1.3 節(jié)水灌溉預(yù)報信息發(fā)布

灌溉預(yù)報信息可通過網(wǎng)站、顯示屏、短信等途徑向外發(fā)布，廣大農(nóng)民群眾及管理者都可以接收，并在實際生產(chǎn)中及時應(yīng)用。

網(wǎng)站：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及，灌溉預(yù)報信息如降雨、土壤墑情、動態(tài)ET、灌溉時間、灌溉水量等通過專業(yè)的網(wǎng)站能快速達(dá)到用水戶，及時指導(dǎo)農(nóng)業(yè)灌溉。

顯示屏：在項目縣的監(jiān)測站點或鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）人群密集的地方安裝LED顯示大屏，信息可無線傳輸并滾動播出。農(nóng)民群眾可及時看到，并運用到實際農(nóng)業(yè)灌溉中去。

短信：節(jié)水灌溉預(yù)報軟件在設(shè)計中，嵌入了無線短信功能。各種農(nóng)業(yè)節(jié)水信息在網(wǎng)站及顯示屏傳播的同時，可同時通過短信方式發(fā)布到有關(guān)人員手機中，方便了廣大管理者及農(nóng)民群眾及時掌握相關(guān)信息。

2.灌溉預(yù)報是一項有效的節(jié)水灌溉管理手段

灌溉預(yù)報雖然是一項先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)，但只有通過有效的管理，才能充分發(fā)揮其作用，因此，也可以說灌溉預(yù)報本身就是一項管理措施，屬管理節(jié)水的范疇。

2.1 明確使用主體和管理責(zé)任

近幾年來，政府主管部門意識到了“重視工程建設(shè)輕視管理水平、重視經(jīng)濟(jì)效益輕視社會生態(tài)”所帶來的效率低下問題，在大搞農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同時，統(tǒng)籌考慮了農(nóng)業(yè)灌溉管理問題，明確提出建立健全完善的農(nóng)田水利現(xiàn)代化服務(wù)體系，及時解決農(nóng)村水利建設(shè)與管理主體缺位、效率低下的問題，保證農(nóng)村水利工程建得成、管得好、長受益。

灌溉預(yù)報系統(tǒng)監(jiān)測站點分布面廣、公益性強，社會效益和生態(tài)效益突出，對社會可持續(xù)發(fā)展意義深遠(yuǎn)，但與涉及到的眾多用戶直接利益相關(guān)不明顯，很難激發(fā)廣大農(nóng)民的熱情，因此，更需要明確使用主體和管理責(zé)任。從實踐來看，由縣一級水行政主管部門直接管理，委托基層水利站、專業(yè)服務(wù)組織、農(nóng)村合作社等組織使用，效果比較好。

2.2 強化技術(shù)支持

在各級政府的重視和支持下，經(jīng)過近些年的大力建設(shè)，農(nóng)田水利設(shè)施的現(xiàn)代化進(jìn)程也在不斷加快，農(nóng)田水利現(xiàn)代化管理水平也在不斷提高，各種高科技含量的水利設(shè)施和設(shè)備不斷涌現(xiàn)，覆蓋面越來越廣，例如,IC卡智能控制系統(tǒng)、微噴灌、墑情監(jiān)測和灌溉預(yù)報、水利信息化等。節(jié)水灌溉預(yù)報系統(tǒng)涉及農(nóng)業(yè)、水利、氣象、土壤、計算機、自動化等多個學(xué)科，是農(nóng)業(yè)節(jié)水和自動控制相結(jié)合的技術(shù)，灌溉預(yù)報系統(tǒng)的建設(shè)，要充分考慮技術(shù)保障，聘請專業(yè)的技術(shù)力量進(jìn)行維護(hù)和管理。

2.3 注重宣傳帶動和政策引導(dǎo)

通過近幾年的運行使用，灌溉預(yù)報系統(tǒng)在科學(xué)灌溉、節(jié)水灌溉中發(fā)揮了重要作用，取得了良好效果。2010年12月24日河北電視臺農(nóng)民頻道，2011年2月12日中央電視臺新聞頻道、經(jīng)濟(jì)頻道，2011年3月22日河北電視臺綜合頻道及河北科技報等多家媒體多次對其進(jìn)行了報道，并對其在高效節(jié)水、科學(xué)抗旱工作中所起的作用給予高度評價。目前，國家大力發(fā)展現(xiàn)代水利，灌溉預(yù)報技術(shù)做為農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的重要內(nèi)容，有廣闊的發(fā)展前景。各級部門都應(yīng)抓住機會，突出重點，制訂措施，提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中的科技水平，為經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供保障。

3.發(fā)揮灌溉預(yù)報技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水中的作用

為充分發(fā)揮節(jié)水灌溉預(yù)報系統(tǒng)的作用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水目標(biāo)，省水利廳2014年9月在《關(guān)于印發(fā)〈地下水超采綜合治理水利項目灌溉預(yù)報系統(tǒng)建設(shè)基本技術(shù)要求〉的通知》中，要求各地嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來實施和建設(shè)。截止目前，邢臺、邯鄲、衡水、滄州等4個市大部分項目縣建設(shè)了節(jié)水灌溉預(yù)報系統(tǒng)，監(jiān)測站點基本上覆蓋了地下水超采區(qū)域，監(jiān)測系統(tǒng)正處在數(shù)據(jù)調(diào)試階段。

3.1 充分認(rèn)識灌溉預(yù)報的重要意義

2014年開始，國家緊急啟動了河北省地下水超采綜合治理項目，投入巨資，從工程、農(nóng)藝、管理等多方面來開展治理行動，以改變因嚴(yán)重缺水所造成的生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)等諸多不良局面。2015年10月29日，剛剛閉幕的黨的十八屆五中全會明確提出：要大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，走產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路。同時，大會審議通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》中明確提出：實行最嚴(yán)格的水資源管理制度，以水定產(chǎn)、以水定城，建設(shè)節(jié)水型社會，建設(shè)國家地下水監(jiān)測系統(tǒng)，開展地下水超采綜合治理。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化離不開水利現(xiàn)代化，社會可持續(xù)發(fā)展離不開水資源的可持續(xù)利用，尤其是在我省水資源嚴(yán)重匱乏的形勢下，農(nóng)業(yè)節(jié)水是必須面對且無法回避的重大問題和課題。灌溉預(yù)報系統(tǒng)做為一項科學(xué)的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)和先進(jìn)的管理方法，通過構(gòu)建科學(xué)的節(jié)水灌溉預(yù)報網(wǎng)絡(luò)體系，指導(dǎo)農(nóng)民適時灌溉，解決農(nóng)作物生育期灌溉用水總量預(yù)測和在有限資源條件下什么時候灌、灌多少水的問題，為有限的水資源和穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)搭建了一條科學(xué)通道。

3.2 積極探索灌溉預(yù)報系統(tǒng)的管理模式

《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》(2011年1號文件)中明確提出：深化小型水利工程產(chǎn)權(quán)制度改革，明確所有權(quán)和使用權(quán)，落實管護(hù)主體和責(zé)任，對公益性小型水利工程管護(hù)經(jīng)費給予補助，探索社會化和專業(yè)化的多種水利工程管理模式。自文件發(fā)布以來，各地方政府根據(jù)要求制訂了一系列相關(guān)的文件，在小型農(nóng)田水利工程建設(shè)和管理、基層水利服務(wù)體系等方面開展了多種嘗試，并取得了一定效果。灌溉預(yù)報系統(tǒng)做為一項相對獨立的小型農(nóng)村水利設(shè)施，其工程特征與其他水利設(shè)施有所不同，更側(cè)重于生態(tài)效益和社會效益，著眼于經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，廣大農(nóng)民群眾直接效益不明顯，同時，系統(tǒng)運行和維護(hù)需要更為專業(yè)的技術(shù)力量來支撐，因此，農(nóng)民無法進(jìn)行自發(fā)管理，建議由縣一級水行政主管部門協(xié)同相關(guān)的技術(shù)單位參與共管，或政府購買服務(wù)的方式委托第三方代管。

3.3 努力加強灌溉預(yù)報系統(tǒng)的運行保障

截止到2013年，依托小型農(nóng)田水利重點縣項目，全省共在除承德、秦皇島區(qū)域外的11個縣建設(shè)了灌溉預(yù)報系統(tǒng)，基本上涵蓋了不同的水資源區(qū)域和農(nóng)業(yè)種植模式，共有128個監(jiān)測（站）點的土壤墑情、氣象條件、灌溉預(yù)報等信息實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和發(fā)布，科學(xué)及時的節(jié)水灌溉信息為農(nóng)民適時、適量灌溉起到了積極的指導(dǎo)作用，對節(jié)約水資源、保障糧食安全也起到了一定的保障作用。

2014年以來，邯鄲、邢臺、衡水、滄州等4個市的38個縣建設(shè)了灌溉預(yù)報系統(tǒng)，包括田間小氣候監(jiān)測站104個，降雨量監(jiān)測和土壤墑情監(jiān)測點392個，目前正在調(diào)試運行階段。根據(jù)《河北省地下水超采綜合治理試點區(qū)灌溉預(yù)報基本技術(shù)要求》，監(jiān)測站點數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)绞〖壒喔阮A(yù)報中心平臺，由省級灌溉預(yù)報中心進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和維護(hù)。為確保項目功能的實現(xiàn)，河北省水利技術(shù)試驗推廣中心集中了部分科技力量，配置了服務(wù)器、通訊網(wǎng)絡(luò)等軟硬件設(shè)備，承擔(dān)了省級灌溉預(yù)報中心平臺建設(shè)，負(fù)責(zé)監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理工作。但由于該項目涉及面廣、點多，設(shè)備分散，監(jiān)測設(shè)備參數(shù)校正、硬件保養(yǎng)維護(hù)、數(shù)據(jù)處理分析及軟件的升級等工作都需要投入大量的人力、物力，因此，有必要加強灌溉預(yù)報系統(tǒng)的運行保障，確保灌溉預(yù)報網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為我省的節(jié)水事業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮出更加重要的作用?！?/p>