農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)在塑料大棚灌溉中的應(yīng)用與實(shí)踐

曾 超

（梅州市農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，廣東 梅州 514021）

0 引言

梅州是地處粵北山區(qū)的農(nóng)業(yè)大市，2022年全市糧食作物播種面積276.33萬畝，同比增長0.4%；糧食產(chǎn)量113.77萬t，增長0.1%；蔬菜產(chǎn)量增長5.6%，園林水果產(chǎn)量增長3.5%，茶葉產(chǎn)量增長8.3%，豬肉產(chǎn)量增長5.2%。全市農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值412.90億元，同比增長4.7%。其中，農(nóng)業(yè)（種植業(yè)）、林業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)、農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)分別增長4.2%、11.9%、4.7%、1.0%、9.3%。

為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生態(tài)環(huán)境安全及人民身體健康安全，在塑料大棚中種植農(nóng)作物逐漸成為人們迫切需要的種植方式，而塑料大棚作為一種重要的溫室設(shè)施，在保護(hù)作物、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量等方面發(fā)揮著重要作用。灌溉作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對(duì)于作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量效益具有至關(guān)重要的影響。因此，如何在塑料大棚中實(shí)現(xiàn)高效、智能化的灌溉成為近年來研究的熱點(diǎn)。農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)在塑料大棚灌溉中的應(yīng)用可以極大地提高灌溉的效率，減少人工勞動(dòng)成本，并保證作物的水分供給，助力農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和可持續(xù)發(fā)展水平。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)在塑料大棚灌溉中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

1.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)在塑料大棚灌溉中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1）提高效率。傳統(tǒng)的人工灌溉方式需要大量的人力投入和時(shí)間消耗，而農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化灌溉，減少人力投入，提高工作效率[1]。灌溉設(shè)備可以根據(jù)預(yù)設(shè)的灌溉計(jì)劃進(jìn)行自主操作，無需人工干預(yù)，避免了人為因素的影響，提高了工作效率。

2）節(jié)約資源。農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)能夠通過精確控制灌溉量和施肥量來減少水、肥料和能源的消耗。采用自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)，可以根據(jù)作物的需水量和生長狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整灌溉量，避免了過度灌溉和浪費(fèi)。此外，智能施肥系統(tǒng)可以精確計(jì)算和配送肥料，避免了過量施肥造成的浪費(fèi)和環(huán)境污染。

3）提高灌溉質(zhì)量。農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉過程的精確控制，確保作物獲得適量的水分，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。根據(jù)作物的生長需求和土壤水分含量，灌溉系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)定量、定時(shí)、定向的灌溉，保證作物根系充分吸收水分，減少排水損失和浪費(fèi)。

4）自動(dòng)化管理。農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉系統(tǒng)的自動(dòng)化管理，包括定時(shí)開關(guān)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。通過預(yù)設(shè)灌溉計(jì)劃和自動(dòng)化控制設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)無人值守的灌溉操作，節(jié)省人工管理的成本和工作量。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)灌溉設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和作物生長情況，及時(shí)調(diào)整灌溉參數(shù)，提高管理的便捷性和可靠性。

5）降低勞動(dòng)強(qiáng)度。農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)能夠減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度。傳統(tǒng)的人工灌溉工作需要人們長時(shí)間彎腰和抬舉重物，容易導(dǎo)致勞動(dòng)者身體損傷。而機(jī)械化灌溉可以將重體力勞動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械操作，減少對(duì)人體的影響，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。農(nóng)民只需進(jìn)行設(shè)備的操作和維護(hù)即可，減少了體力勞動(dòng)的負(fù)擔(dān)。

1.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)在塑料大棚灌溉中面臨的挑戰(zhàn)

1）技術(shù)需求高。農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)的應(yīng)用需要農(nóng)民具備一定的技術(shù)知識(shí)和操作能力。然而，由于缺乏相關(guān)的培訓(xùn)和教育，許多農(nóng)民對(duì)這些技術(shù)并不熟悉，難以正確地使用和維護(hù)相關(guān)設(shè)備，這限制了機(jī)械化技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

2）初始投資大。引入農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)設(shè)備需要一定的資金投入。塑料大棚灌溉系統(tǒng)包括水泵、噴灌設(shè)備、控制系統(tǒng)等部件，價(jià)格較高。對(duì)于經(jīng)濟(jì)條件較差的農(nóng)民來說，這意味著很大的負(fù)擔(dān)，他們可能無法承擔(dān)這些高昂的成本。

3）維護(hù)保養(yǎng)困難。農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)備的運(yùn)行需要定期的維護(hù)和保養(yǎng)。然而，農(nóng)民對(duì)于這些設(shè)備的維修和保養(yǎng)知識(shí)有限，往往難以及時(shí)處理設(shè)備故障[2]。如果不能及時(shí)維修，設(shè)備的性能和效率將受到影響，甚至無法正常使用，對(duì)灌溉效果造成不利影響。

4）供電不穩(wěn)定。一些農(nóng)村地區(qū)的電力供應(yīng)不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)停電或電壓不穩(wěn)等問題。這給農(nóng)業(yè)機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了困難。當(dāng)供電不穩(wěn)定時(shí)，設(shè)備的正常工作可能受到干擾，甚至無法正常啟動(dòng)，影響灌溉的效果和作物的生長。

5）缺乏技術(shù)支持。農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)的應(yīng)用需要科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)和政府的支持和指導(dǎo)。然而，一些地區(qū)缺乏相關(guān)的技術(shù)支持和服務(wù)體系，農(nóng)民難以獲得及時(shí)有效的技術(shù)支持。這使得農(nóng)民在使用和維護(hù)設(shè)備時(shí)面臨困惑和困難，限制了機(jī)械化技術(shù)在塑料大棚灌溉中的廣泛應(yīng)用。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)在塑料大棚灌溉中的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 自動(dòng)化定時(shí)灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

自動(dòng)化定時(shí)灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐對(duì)于塑料大棚內(nèi)的小范圍作物生產(chǎn)有著重要的意義。該系統(tǒng)通過預(yù)先設(shè)置好的時(shí)間和灌溉周期，能夠自動(dòng)啟動(dòng)和停止灌溉設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)作物的定時(shí)供水。以蔬菜種植為例，在蔬菜種植過程中，不同種類的蔬菜在不同生長階段的需水量是有差異的。應(yīng)用自動(dòng)化定時(shí)灌溉系統(tǒng)，農(nóng)民可以根據(jù)這些需水量差異進(jìn)行科學(xué)灌溉，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

首先，農(nóng)民可以根據(jù)不同蔬菜的需水量設(shè)置不同的灌溉周期和灌溉時(shí)間。例如，某些蔬菜在生長初期需要較少的水分，就可以設(shè)置較長的灌溉周期，減少過度灌溉造成的浪費(fèi)[3]。而在蔬菜生長期逐漸增長的時(shí)候，可以縮短灌溉周期，保證作物能夠獲得足夠的水分供應(yīng)。

其次，自動(dòng)化定時(shí)灌溉系統(tǒng)還可以通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度，以確保灌溉的準(zhǔn)確性和精度。當(dāng)土壤濕度低于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)灌溉設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)水，保持土壤濕度在適宜范圍內(nèi)，這樣可以避免因土壤干旱而導(dǎo)致作物生長不良或減產(chǎn)的情況。

再次，在實(shí)際應(yīng)用中，自動(dòng)化定時(shí)灌溉系統(tǒng)能夠顯著提高灌溉的效率和準(zhǔn)確性，避免了傳統(tǒng)人工灌溉中由于人為因素帶來的供水不均勻等問題。傳統(tǒng)的人工灌溉方式容易出現(xiàn)人為判斷不準(zhǔn)確、灌溉時(shí)間不均勻的情況，而自動(dòng)化定時(shí)灌溉系統(tǒng)可以確保以科學(xué)的參數(shù)進(jìn)行灌溉，使得作物能夠得到更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定的供水。

最后，自動(dòng)化定時(shí)灌溉系統(tǒng)還對(duì)節(jié)約水資源起到了積極的作用。根據(jù)作物需水量和生長狀況合理調(diào)整灌溉參數(shù)，避免了過量灌溉和水資源的浪費(fèi)。相比于傳統(tǒng)的人工灌溉方式，自動(dòng)化定時(shí)灌溉系統(tǒng)能夠更加精確地控制用水量，從而節(jié)約大量的水資源。

2.2 微噴灌溉技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

微噴灌溉技術(shù)是一種注重節(jié)水的灌溉方式，適用于塑料大棚內(nèi)的大范圍作物種植。該技術(shù)通過微噴頭將水以微小的水滴形式均勻噴灑在作物的葉面和根系周圍，達(dá)到節(jié)水、保濕、抗旱的效果。微噴灌溉技術(shù)作為一種注重節(jié)水的灌溉方式，在塑料大棚內(nèi)的大范圍作物種植中得到了廣泛應(yīng)用。假設(shè)農(nóng)民種植了一片蔬菜作物，如番茄。為了提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，采用了微噴灌溉技術(shù)[4]。農(nóng)民在整個(gè)大棚內(nèi)布置了均勻分布的微噴頭。這些微噴頭通過水管與壓力控制裝置連接起來，可以根據(jù)需要調(diào)整噴射角度和強(qiáng)度。在番茄作物的生長區(qū)域，微噴頭以微小的水滴形式將水噴灑在葉面和根系周圍。通過微噴灌溉技術(shù)的應(yīng)用，農(nóng)民實(shí)現(xiàn)了以下效果：

1）節(jié)水。微噴頭設(shè)計(jì)使得水滴大小均勻，水分更容易被土壤吸收，減少水分蒸發(fā)損失。相比于傳統(tǒng)的噴灑式灌溉，微噴灌溉可以大幅度降低水的使用量，節(jié)約寶貴的水資源。

2）均勻灌溉。微噴頭的噴射角度和噴射范圍可根據(jù)番茄作物的需水量和生長情況進(jìn)行調(diào)整。這樣可以保證作物根系和葉面都能得到適量的水分。

3）保濕抗旱。微噴灌溉技術(shù)可以提高塑料大棚內(nèi)的濕度，減少作物葉片的蒸騰速率。這有利于作物在干旱環(huán)境下保持水分，提高其對(duì)干旱的適應(yīng)能力，降低植株的水分蒸發(fā)損失。

4）灌溉控制。微噴灌溉技術(shù)可以與定時(shí)灌溉系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的灌溉控制。農(nóng)民可以根據(jù)番茄作物的需水量和生長階段，設(shè)定合適的灌溉時(shí)間和頻率。這樣可以使灌溉更加科學(xué)和高效，避免了過量或不足的灌溉導(dǎo)致的生長問題。通過微噴灌溉技術(shù)的應(yīng)用，農(nóng)民成功提高了番茄作物的生產(chǎn)效益，節(jié)約了水資源，減少了浪費(fèi)，同時(shí)減輕了環(huán)境污染問題。番茄作物也在適宜的生長環(huán)境下得到了充分的供水，提高了產(chǎn)量和品質(zhì)。這樣的灌溉方式不僅對(duì)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益有利，也符合可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展理念和水資源的合理利用要求。

2.3 遙控技術(shù)在灌溉中的應(yīng)用實(shí)踐

通過遙控技術(shù)，農(nóng)民可以遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制灌溉設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉系統(tǒng)的智能化管理。假設(shè)農(nóng)民在塑料大棚內(nèi)種植蔬菜作物，使用遙控技術(shù)進(jìn)行灌溉管理，安裝了土壤濕度和溫度傳感器，并通過手機(jī)App進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。

首先，通過手機(jī)App獲取實(shí)時(shí)的土壤濕度和溫度數(shù)據(jù)，農(nóng)民可以及時(shí)了解到作物生長環(huán)境的情況。當(dāng)農(nóng)民發(fā)現(xiàn)土壤濕度過低時(shí)，說明作物需要進(jìn)行灌溉補(bǔ)水。借助遙控技術(shù)，農(nóng)民可以遠(yuǎn)程啟動(dòng)水泵，將適量的水分送入灌溉系統(tǒng)，滿足作物的灌溉需求。農(nóng)民不必親臨塑料大棚即可監(jiān)測(cè)到土壤濕度，并能隨時(shí)對(duì)灌溉設(shè)備進(jìn)行控制。這樣不僅提高了工作的便捷性，還可以避免因地理位置限制或其他工作安排導(dǎo)致的延遲灌溉問題。農(nóng)民只需打開手機(jī)App，就能在任何時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行灌溉管理。通過遠(yuǎn)程啟動(dòng)水泵，農(nóng)民可以精確控制灌溉水量，避免水資源浪費(fèi)。農(nóng)民還可以根據(jù)土壤濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，調(diào)整灌溉時(shí)間和灌溉量，以達(dá)到最佳的灌溉效果。

其次，遙控技術(shù)在灌溉中的應(yīng)用，可以幫助農(nóng)民實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，以調(diào)整噴灌頭的位置和角度，從而改善灌溉的均勻性和效果。當(dāng)農(nóng)民發(fā)現(xiàn)蔬菜生長情況不均時(shí)，可以通過手機(jī)App遠(yuǎn)程控制灌溉設(shè)備，調(diào)整噴灌頭的位置和角度，使灌溉水分更加均勻地分布于作物根區(qū)。有些蔬菜可能需要更多的水分，而有些蔬菜則需要較少的水分。通過灌溉設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)整，可以滿足不同蔬菜的灌溉需求，促進(jìn)作物的健康生長。農(nóng)民可以根據(jù)實(shí)時(shí)的灌溉需求和作物生長情況，通過手機(jī)App隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保灌溉水分的準(zhǔn)確配送，不僅提高了工作的便捷性和靈活性，還可以優(yōu)化灌溉效果，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。農(nóng)民可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行精細(xì)化的灌溉管理，減少水資源的浪費(fèi)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益和可持續(xù)性。

最后，遙控技術(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)分析和算法優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)智能化的灌溉決策，提高灌溉效果和水資源利用效率。通過收集歷史數(shù)據(jù)和環(huán)境變量（如氣溫、濕度、降雨量等），系統(tǒng)可以建立預(yù)測(cè)模型，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)未來一段時(shí)間的天氣狀況和作物生長情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。這些預(yù)測(cè)結(jié)果可以為農(nóng)民提供決策依據(jù)，幫助他們了解未來的灌溉需求。基于預(yù)測(cè)結(jié)果，系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整灌溉方案[5]。通過遙控技術(shù)，農(nóng)民可以遠(yuǎn)程控制灌溉設(shè)備，根據(jù)系統(tǒng)提供的智能化決策，調(diào)整噴灌頭的位置、角度和水量，以滿足作物的實(shí)際需求。系統(tǒng)可以根據(jù)作物的生長階段、土壤水分狀況和預(yù)測(cè)的天氣情況等因素，精確計(jì)算所需的灌溉量，避免過度或不足灌溉的問題。系統(tǒng)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分含量，并將其與設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較。當(dāng)土壤水分過低時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)發(fā)送警報(bào)提醒農(nóng)民灌溉；當(dāng)土壤水分過高時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)停止灌溉，避免浪費(fèi)水資源[6-7]。

2.4 溫室監(jiān)控系統(tǒng)在灌溉中的應(yīng)用實(shí)踐

溫室監(jiān)控系統(tǒng)在灌溉中的應(yīng)用具有重要意義，假設(shè)溫室內(nèi)種植了蔬菜作物，如土豆。溫室監(jiān)控系統(tǒng)可以通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度和光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)。當(dāng)溫室內(nèi)溫度過高時(shí)，溫室監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)通風(fēng)設(shè)備，例如風(fēng)機(jī)或窗戶，將熱空氣排出，以降低溫度。這樣可以避免高溫對(duì)土豆的生長造成不利影響，并保持適宜的生長環(huán)境[8]。同時(shí)，溫室監(jiān)控系統(tǒng)還可以監(jiān)測(cè)土壤濕度，并根據(jù)土豆的需水量自動(dòng)控制灌溉設(shè)備，如滴灌系統(tǒng)或噴灌系統(tǒng)。當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)灌溉設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)水，確保土豆作物獲得足夠的水分供給。避免了因過量或不足的灌溉而導(dǎo)致的土壤水分失衡，進(jìn)而影響土豆的生長和產(chǎn)量[9]。此外，溫室監(jiān)控系統(tǒng)還可與光照傳感器結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)光照強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)。

土豆作物對(duì)光照的需求較高，光照不足會(huì)影響其光合作用和生長發(fā)育。溫室監(jiān)控系統(tǒng)可以通過光照傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度，當(dāng)光照不足時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整遮陽網(wǎng)的開啟程度，以保證土豆作物獲得適宜的光照條件。這樣可以提高土豆的光合作用效率，促進(jìn)其生長，增加產(chǎn)量。通過溫室監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)，農(nóng)民可以及時(shí)了解溫室內(nèi)的環(huán)境變化，并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和趨勢(shì)圖表進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。例如，根據(jù)記錄的歷史數(shù)據(jù)分析，農(nóng)民可以對(duì)灌溉方案進(jìn)行調(diào)整，選擇更加適宜的供水時(shí)段和灌溉量，以提高土豆作物的生長效果和產(chǎn)量。這樣的精確灌溉管理和環(huán)境調(diào)節(jié)，能夠顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和土豆品質(zhì)，為農(nóng)民帶來經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展的機(jī)會(huì)[10]。

3 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)在塑料大棚灌溉中的應(yīng)用具有重要意義。通過自動(dòng)化定時(shí)灌溉系統(tǒng)、微噴灌溉技術(shù)、遙控技術(shù)和溫室監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)灌溉過程的智能化、精確化和高效化，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，降低勞動(dòng)力成本，節(jié)約水資源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。然而，在農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，考慮到作物品種、生長環(huán)境、當(dāng)?shù)貧夂驐l件等因素，農(nóng)民在選擇和應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)時(shí)，應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，科學(xué)合理地進(jìn)行灌溉管理，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。