高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要作用

加強(qiáng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，提升耕地質(zhì)量和產(chǎn)能，對(duì)保障糧食、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力至關(guān)重要，隨著新時(shí)期下農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，城鄉(xiāng)居民生活水平提高，需求也更加多樣性，推動(dòng)特色農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展，加強(qiáng)農(nóng)田建設(shè)，是落實(shí)我國藏糧于地的重要戰(zhàn)略，更是保障我國糧食安全的重要基礎(chǔ)。

一、基于水資源節(jié)約的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)目標(biāo)及模式研究

1、基本指導(dǎo)思想與原則

（1）基本指導(dǎo)思想

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)離不開水資源的支持，特別是對(duì)于在半干旱地區(qū)而言，灌溉方式的選擇直接決定了農(nóng)田的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗御災(zāi)害的效果。農(nóng)田建設(shè)分區(qū)目標(biāo)和建設(shè)模式研究的重點(diǎn)是分區(qū)與農(nóng)田灌溉技術(shù)的選擇，并在此基礎(chǔ)上確定基本指導(dǎo)思想：將提升農(nóng)田灌溉工程建設(shè)作為針對(duì)性目的，從農(nóng)田區(qū)域水資源條件的空間差異出發(fā)進(jìn)行分析，進(jìn)一步確定農(nóng)田灌溉的適用性和約束性，確定資源定目標(biāo)，形成用目標(biāo)定工程的技術(shù)思路，而這也是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中應(yīng)用灌溉技術(shù)的基本指導(dǎo)思想。

（2）基本原則

在基本指導(dǎo)思想的基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)田灌溉建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)模式明確分區(qū)原則，分區(qū)需要因地制宜，通過因地制宜以最大限度上農(nóng)田灌溉工程建設(shè)與區(qū)域自然環(huán)境條件相匹配，具體建設(shè)原則：

①因地制宜，適宜適度：充分考慮區(qū)域自然環(huán)境條件的適宜性、約束性差異，在合理分區(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃目標(biāo)、建設(shè)模式，并以此為基礎(chǔ)選擇合適的灌溉技術(shù);

②主導(dǎo)因素：將所有制約高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的主導(dǎo)因素作為灌溉技術(shù)選擇的主要依據(jù)，由此實(shí)現(xiàn)緩解客觀的水資源稟賦條件對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)造成的瓶頸制約，進(jìn)一步科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)農(nóng)田灌溉工程、選擇合適的農(nóng)田灌溉技術(shù)，提升農(nóng)田灌溉水源保障水平，提高節(jié)水灌溉效率;

③統(tǒng)籌兼顧：充分結(jié)合水資源稟賦條件與地形地貌、巖土地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境條件之間存在的關(guān)聯(lián)性，優(yōu)化農(nóng)田水資源配置與農(nóng)田灌溉工程的匹配程度，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步明確高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)細(xì)節(jié);

④突出差異：高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)需要全面收集區(qū)域地形地貌、氣象水文、水文地質(zhì)、巖土地質(zhì)等多方面相關(guān)研究成果，并以此為依據(jù)對(duì)農(nóng)田空間差異進(jìn)行分析，為實(shí)現(xiàn)灌溉技術(shù)分區(qū)“差別化”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提供理論依據(jù)。

2、灌溉需水量分析

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，土壤質(zhì)地是影響農(nóng)田土壤持水性的關(guān)鍵因素，因此選擇農(nóng)田灌溉技術(shù)需要確保土壤田間持水量、凋萎系數(shù)平衡，同時(shí)也是估算土壤有效含水范圍、土壤底墑、灌溉上限、灌水定額的重要依據(jù)。表1 不同質(zhì)地土壤持水性參數(shù)值。

二、農(nóng)田灌溉技術(shù)相關(guān)概述

1、農(nóng)田灌溉技術(shù)

農(nóng)田灌溉是支撐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)順利進(jìn)行的必要條件，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程中具有重要地位和作用。農(nóng)田灌溉技術(shù)需要結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐需求進(jìn)行總結(jié)，并在總結(jié)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母牧荚O(shè)計(jì)，從而滿足作物的生長用水需求。伴隨農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中可以在借鑒農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)農(nóng)田水利灌溉技術(shù)進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，確保農(nóng)田水利灌溉技術(shù)可以最大限度上滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉需求。

農(nóng)田灌溉技術(shù)需要遵循科學(xué)性、創(chuàng)造性的原則，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田水利灌溉效率的確定。傳統(tǒng)的農(nóng)田灌溉模式更注重農(nóng)田灌溉效果的單一變量，而高效的農(nóng)田灌溉模式同時(shí)兼顧了灌溉實(shí)際效果與水資源的高效利用雙重變量。

與傳統(tǒng)灌溉模式相比，高效的農(nóng)田灌溉模式擁有更高的效率，可以本質(zhì)上提升水資源利用率與作物生長質(zhì)量。傳統(tǒng)農(nóng)田灌溉技術(shù)以地面輸水灌溉為依托，這種灌溉方式會(huì)造成水資源的流失和浪費(fèi)，使作物的水分得不到有效補(bǔ)充;高效農(nóng)田灌溉技術(shù)可以結(jié)合農(nóng)田的實(shí)際情況采用多元化的灌溉方式，在提升水資源利用率的同時(shí)，還滿足了作物的實(shí)際用水需求，展現(xiàn)出重要的實(shí)用價(jià)值。

2、提高農(nóng)田水資源利用率

高效的農(nóng)田灌溉技術(shù)相比傳統(tǒng)的農(nóng)田灌溉技術(shù)，可以從根本上提升農(nóng)田水資源利用率，高效的農(nóng)田灌溉技術(shù)可以有效提升農(nóng)田地下水資源的利用率，將有限的農(nóng)田地下水資源運(yùn)用到充足的農(nóng)田水循環(huán)補(bǔ)給當(dāng)中，自然的水循環(huán)方式可以最大限度上保證原有的地下水資源生態(tài)系統(tǒng)的完整性。與此同時(shí)高效的農(nóng)田灌溉技術(shù)還可以提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，具體表現(xiàn)為通過采取行之有效的灌溉技術(shù)，可以確保農(nóng)田水利灌溉的效率得到實(shí)質(zhì)性提升，在保障農(nóng)田灌溉所需效果的同時(shí)，還有效節(jié)省灌溉所需成本支出。由此可見采取節(jié)水灌溉技術(shù)從根本上提升了水資源利用率， 并進(jìn)一步提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。

三、智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)

智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)可以滿足高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)需求，運(yùn)用信息技術(shù)對(duì)農(nóng)田灌溉需求進(jìn)行客觀、全面分析，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的精細(xì)化灌溉，由此最大限度上確保灌溉效率。使用自壓滴灌技術(shù)與智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)相配套，可以有效預(yù)防由于農(nóng)田土地水土流失引起的土壤板結(jié)等現(xiàn)象，使作物長期擁有理想的土壤生長環(huán)境。

1、智能灌溉系統(tǒng)主要功能

本次研究中設(shè)計(jì)的智能灌溉系統(tǒng)運(yùn)用了PLC技術(shù)，通過PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的自動(dòng)灌溉及檢測(cè)：

在農(nóng)田中安裝多種類型的傳感器，主要包括濕度傳感器、溫度傳感器、光敏傳感器，將三種傳感器的功能進(jìn)行結(jié)合，設(shè)置某一臨界點(diǎn)作為智能灌溉系統(tǒng)的開關(guān)信號(hào)，當(dāng)臨界點(diǎn)信息被觸發(fā)后會(huì)傳輸至PLC控制系統(tǒng)，隨后由內(nèi)部信息處理控制噴灌系統(tǒng)開關(guān)與變頻器，變頻器輸出變頻信號(hào)控制噴灌系統(tǒng)中的水泵開關(guān)與水泵運(yùn)行速度，由此確保智能灌溉系統(tǒng)的給水量可以伴隨時(shí)間、溫度、濕度的變化實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。

PLC可以結(jié)合作物的生長特性編撰針對(duì)性的時(shí)間程序，依據(jù)該時(shí)間程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)田作物的周期性灌溉，由此實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田灌溉的準(zhǔn)確性與周期性。智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)還配備了故障報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)噴灌系統(tǒng)作業(yè)發(fā)生異常時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)報(bào)警并且終止噴灌作業(yè)。由此可見在農(nóng)田灌溉中使用智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)水資源利用率的提升，提升農(nóng)業(yè)灌溉效率。

2、智能灌溉系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）節(jié)水效果出眾。噴灌即首先將水噴至空中，隨后借助水的自重自由落體落入土壤中，這種方式用水量較小，并不會(huì)由于水量大量擠壓而形成地表徑流從而沖擊作物根系，也不會(huì)引起深層滲漏，在提高水資源利用率的同時(shí)，還提升了農(nóng)田灌溉的效率。

（2）灌水均勻。智能灌溉系統(tǒng)可以確保噴灑的均勻性，進(jìn)而保證灌溉的均勻性，與此有助于調(diào)節(jié)土壤周邊氣候、增加地面濕度。

（3）智能灌溉系統(tǒng)取代了原始的田間灌溉渠道，并且智能灌溉系統(tǒng)的輸水管道占地面積更小，提升土地的利用率。

（4）節(jié)約成本。智能灌溉系統(tǒng)不需要單獨(dú)修筑灌溉渠道，因此在一定程度上節(jié)約勞動(dòng)力，并且智能灌溉系統(tǒng)為PLC全程控制，只需一名監(jiān)測(cè)控制人員就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，由此解放了大量的勞動(dòng)力。

3、智能灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

作物灌溉需要以適宜的光照、溫度、濕度為前提基礎(chǔ)，并在充分分析作物所需光照、濕度、溫度的條件下判斷農(nóng)作物所需的灌溉程度。本次研究中設(shè)計(jì)的智能灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路，三菱FX-3U系列PLC配合多種傳感器，其中光敏傳感器專門監(jiān)測(cè)作物的光照程度、溫度傳感器專門監(jiān)測(cè)作物的溫度、濕度傳感器專門監(jiān)測(cè)作物所處環(huán)境的空氣濕度。PLC對(duì)傳感器數(shù)據(jù)分析，并匹配適合的噴灌方案，通過PLC控制變頻器控制水泵，隨即開始對(duì)農(nóng)作物的噴灌作業(yè)。

4、智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中的應(yīng)用

智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用，為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)奠定技術(shù)基礎(chǔ)，搭建了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)裝備體系，真正實(shí)現(xiàn)了信息化時(shí)代下的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用可以提升農(nóng)田總體經(jīng)濟(jì)效益40%，與此同時(shí)以智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)為基礎(chǔ)建設(shè)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田極大節(jié)約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源，為農(nóng)作物的生產(chǎn)管理節(jié)省成本35%。

智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用真正實(shí)現(xiàn)了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的水肥一體化科學(xué)管理，通過智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)灌溉與施肥、施藥一體化，使灌溉實(shí)現(xiàn)了均勻、定時(shí)、定量，確保作物更加均勻地吸收水分，為打造高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田高效作物生長科學(xué)體系提供技術(shù)支撐。智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用可以節(jié)省水資源60%-70%、節(jié)省肥料農(nóng)藥投入平均700元/畝。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)需要提升土壤質(zhì)量，而智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用提升了農(nóng)田灌溉效率，可以達(dá)到改良土壤的效果，與此同時(shí)還能減少雜草生長和病蟲害滋生，由此進(jìn)一步降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中除草投入和病蟲防治成本。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、智能化的生產(chǎn)，智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)一步提升作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。智能灌溉系統(tǒng)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)一步推動(dòng)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植模式發(fā)展，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源利用率進(jìn)一步提升，由此進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)層次、延伸產(chǎn)業(yè)鏈，優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，為打造特色農(nóng)產(chǎn)品自主品牌創(chuàng)造條件。

智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中的應(yīng)用一方面改良了土壤、提升了作物生長質(zhì)量，另一方面展現(xiàn)出顯著的生態(tài)效應(yīng)。智能農(nóng)田灌溉系統(tǒng)提升了農(nóng)田灌溉效率，真正實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、生態(tài)和諧、高效優(yōu)質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)田建設(shè)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目建設(shè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大智能灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，使高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中推廣應(yīng)用智能灌溉系統(tǒng)，由于作物、土壤擁有充足的水分，進(jìn)一步強(qiáng)化了生態(tài)農(nóng)田抵御自然災(zāi)害的能力，最大限度上維持農(nóng)作物高產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、強(qiáng)化農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田全面化、規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化發(fā)展建設(shè)，促進(jìn)農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效，展現(xiàn)出高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的高度價(jià)值。

四、自壓滴灌技術(shù)

1、自壓滴灌技術(shù)原理

自壓滴灌即運(yùn)用水分自重，并借助植物毛細(xì)管的作用使其擴(kuò)散至植物根部，由此確保植物體內(nèi)水分的均勻性，為保障農(nóng)作物根部區(qū)域土壤含水狀況提供基礎(chǔ)保障。滴灌并不會(huì)對(duì)整個(gè)土壤結(jié)構(gòu)的破壞，因此滴灌后的農(nóng)作物耕層土壤環(huán)境可以維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，維持土壤強(qiáng)大的養(yǎng)分輸送通透能力，與此同時(shí)最大限度上降低土壤水分的流失與蒸發(fā)量，自壓滴灌技術(shù)可以將水資源的利用率控制在95%，在保證農(nóng)作物水分充足的基礎(chǔ)上的還增強(qiáng)了作物的抗逆性，最大限度上減少水土流失、提升作物的病蟲害抵御能力。

2、自壓滴灌技術(shù)在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用

與智能灌溉系統(tǒng)不同的是，自壓滴灌技術(shù)需要配備相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，即引水渠道壓力前池、首部樞紐、輸配水管道、滴灌帶，在實(shí)際使用過程中還需要充分考慮農(nóng)田的地形特征、農(nóng)作物品種、渠道輸水量、含沙量，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)分析，實(shí)際的農(nóng)田灌溉中可以將智能灌溉系統(tǒng)與自壓滴灌技術(shù)進(jìn)行靈活結(jié)合，綜合實(shí)際狀況設(shè)定合理的技術(shù)規(guī)范，最大限度上確保農(nóng)作物的既定需求，充分發(fā)揮智能灌溉系統(tǒng)與自壓滴灌技術(shù)的雙重優(yōu)勢(shì)，確保作物水分充足。

3、自壓滴灌技術(shù)在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的應(yīng)用

（1）降低灌溉成本

自壓滴灌技術(shù)在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用，使農(nóng)田灌溉模式得到全面優(yōu)化，具體表現(xiàn)在有效降低了由于大面積噴灌導(dǎo)致的水分蒸發(fā)產(chǎn)生的水分流失。自壓滴灌技術(shù)從根本上提升了農(nóng)田灌溉水源的利用率，從而節(jié)約了用于農(nóng)田灌溉的水資源成本，平均節(jié)水率約為30%。

水資源貧乏的西北地區(qū)應(yīng)用傳統(tǒng)的灌溉方式，會(huì)大量浪費(fèi)水資源，由此進(jìn)一步增加了農(nóng)田灌溉成本消耗，而自壓滴灌技術(shù)在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用節(jié)約了水資源，由此進(jìn)一步降低了水資源貧乏地區(qū)農(nóng)田灌溉的成本消耗是，展現(xiàn)出高度的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（2）降低灌溉成本

傳統(tǒng)的機(jī)械噴灌技術(shù)盡管也可以在一定程度上解放農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力，但是由于整體灌溉系統(tǒng)復(fù)雜、使用成本太高，因此無法實(shí)現(xiàn)大面積推廣，且實(shí)際的灌溉效果仍未能滿足作物生產(chǎn)的需求。

自壓滴灌技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械噴灌的改良，無需大量的基建投資成本與維修成本，由此進(jìn)一步降低了灌溉成本。自壓滴灌技術(shù)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、適用范圍更加廣泛，適用于各種規(guī)模的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，節(jié)約了由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模改變而調(diào)整灌溉系統(tǒng)的成本。由此可見，自壓滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)有效降低灌溉成本，為推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。

（3）降低用肥用藥成本

自壓滴灌技術(shù)灌溉，由于作物擁有充足的水分，因此可以更加充分地吸收肥料，提升了肥料的利用率，與此同時(shí)還可以有效避免肥料流失與下滲。自壓滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用還帶來了肥藥使用新方式，即按照一定的水肥比事先對(duì)水溶性肥料進(jìn)行稀釋，以確保肥料使用濃度適宜，隨后將稀釋后的肥料裝入自壓滴灌系統(tǒng)的容器，直接將肥料直接作用于作物根部，通過精準(zhǔn)施肥節(jié)省肥料、提升肥料利用率，平均肥料利用率70%。與施肥同理，同樣可以將農(nóng)藥裝入自壓滴灌系統(tǒng)的容器，通過自壓滴灌使水源與農(nóng)藥混合，在灌溉的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)施藥，提升了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)農(nóng)藥使用效率、降低了農(nóng)藥農(nóng)田與水源的污染、降低用肥用藥成本，展現(xiàn)出高度的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與生態(tài)價(jià)值，推動(dòng)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的綜合發(fā)展。

（作者單位：618000四川省德陽市旌陽區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局）