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農田環境監測系統數據賦能精準灌溉:讓每一滴水都用在 “刀刃上"
“澆多了爛根,澆少了枯苗",這是傳統農業灌溉中農戶常面臨的困境。過去,灌溉多憑經驗判斷 —— 看到土壤表面發干就澆水,或是按固定周期灌溉,不僅造成水資源浪費(每畝年均灌溉水浪費超 200 立方米),還可能因水分不均導致作物長勢參差不齊。如今,農田環境監測系統通過實時采集土壤、氣象數據,為精準灌溉提供科學依據,讓灌溉從 “盲目補水" 轉向 “按需供水",真正實現 “每一滴水都用在刀刃上"。
一、數據驅動:破解傳統灌溉 “三大痛點"
傳統灌溉的核心問題在于 “信息缺失"—— 無法準確掌握土壤實際含水量、作物需水規律及氣象影響,而農田環境監測系統通過多維度數據采集,精準破解這些痛點。
1. 土壤墑情數據:判斷 “該不該澆",避免盲目補水
土壤墑情是決定灌溉與否的核心指標,農田環境監測系統通過分層土壤濕度傳感器(通常監測 10cm、20cm、40cm 深度),實時獲取不同土層的含水量數據,而非依賴 “表面干濕" 的主觀判斷。例如,小麥苗期根系主要分布在 20cm 土層,當監測系統顯示該土層濕度低于 60%(小麥適宜生長濕度閾值)時,才需啟動灌溉;若僅表面 10cm 土層干旱,而 20cm 土層濕度仍達 70%,則無需澆水,避免 “表面干旱誤判" 導致的過度灌溉。
在河南周口的小麥種植區,農戶依托監測系統的土壤墑情數據調整灌溉,每畝次灌溉量從傳統的 80 立方米降至 50 立方米,節水率達 37.5%,同時小麥根系因水分適宜更發達,抗倒伏能力顯著提升。
2. 氣象數據:預測 “需澆多少",動態調整水量
降水、蒸發、風速等氣象因素直接影響作物耗水量,農田環境監測系統將氣象數據與土壤墑情數據聯動,精準計算灌溉量,避免 “固定水量" 導致的浪費或不足。例如,若監測系統預測未來 24 小時有 10mm 以上降水,會自動減少灌溉量(如從 50 立方米 / 畝降至 20 立方米 / 畝),甚至暫停灌溉;若遭遇高溫、大風天氣(蒸發量日均超 8mm),則適當增加灌溉量,補充作物蒸騰流失的水分。
山東德州的玉米種植基地應用該模式后,通過氣象數據動態調整灌溉量,每畝玉米全生長期灌溉用水量從 320 立方米降至 220 立方米,節水 31.25%,且因水分供給精準,玉米禿尖率從 15% 降至 5%,每畝增產 120 斤。
3. 作物生長數據:匹配 “怎么澆",適配需水規律
不同作物、不同生長階段的需水規律差異顯著,農田環境監測系統可結合作物生長模型(如水稻分蘗期需水量大、灌漿期需水量減少),搭配葉面溫度、冠層濕度等數據,優化灌溉方式與頻次。例如,水稻分蘗期需保持土壤濕潤(濕度 80%-90%),監測系統會指導采用 “淺灌勤灌" 模式,每次灌溉至土壤濕度達 85% 即可;進入灌漿期后,需適度控水(濕度 65%-75%),系統則減少灌溉頻次,避免水分過多導致倒伏。
在江蘇鹽城的水稻產區,依托監測系統的作物生長數據指導灌溉,水稻灌溉水利用系數從 0.55 提升至 0.75,每畝節水 100 立方米,同時稻谷千粒重增加 2 克,品質顯著提升。
二、智能聯動:實現 “數據 - 決策 - 執行" 閉環
農田環境監測系統的價值不僅在于數據采集,更在于與灌溉設備的智能聯動,形成 “數據分析→灌溉決策→自動執行" 的閉環,減少人工干預,提升灌溉效率。
當監測系統判定需灌溉時,會自動生成灌溉方案(包括灌溉時長、水量、區域),并向智能灌溉設備(如滴灌、噴灌系統)發送指令。例如,在新疆的棉花種植基地,監測系統發現某塊棉田 20cm 土層濕度降至 55%,且未來 3 天無降水,立即向該區域的滴灌控制器發送指令,開啟滴灌并設定灌溉時長 30 分鐘(對應每畝灌溉量 30 立方米);灌溉過程中,系統實時監測土壤墑情,當濕度升至 70%(棉花適宜濕度上限)時,自動關閉滴灌,避免過度灌溉。
這種智能聯動模式,不僅節省了人工巡查、手動開關灌溉設備的時間(每畝年均節省人工成本 200 元以上),還能實現 “分區域精準灌溉"—— 同一地塊內,若部分區域濕度達標、部分區域缺水,系統可僅對缺水區域灌溉,進一步減少水資源浪費。
三、實戰成效:節水與增產的 “雙重收益"
在多地的實踐中,農田環境監測系統賦能的精準灌溉,已展現出顯著的節水成效與增產收益,成為農業綠色發展的重要抓手。
在甘肅河西走廊(干旱缺水地區),某萬畝玉米基地引入監測系統后,通過土壤墑情與氣象數據指導精準灌溉,每畝玉米灌溉用水量從 450 立方米降至 280 立方米,年節水 170 萬立方米,相當于 1200 個標準游泳池的水量;同時,玉米因水分供給精準,畝均產量從 1200 斤提升至 1400 斤,增收 16.7%。
在廣東的蔬菜大棚,監測系統結合土壤墑情與棚內濕度數據,指導滴灌系統按需補水,蔬菜灌溉用水量減少 40%,且因避免了大水漫灌導致的土壤板結,蔬菜根系更健壯,病蟲害發生率降低 25%,商品率提升 15%。
四、未來展望:從 “精準" 到 “智慧" 的升級
隨著技術的發展,農田環境監測系統在精準灌溉中的應用將進一步升級:結合 AI 算法,系統可根據歷史數據與作物生長趨勢,提前預測需水時間(如提前 2 天預判某塊麥田需灌溉),實現 “預測式灌溉";融入衛星遙感數據,可對大面積農田進行墑情監測,為規模化種植基地提供更宏觀的灌溉規劃;同時,系統還將與水肥一體化設備深度聯動,在灌溉時同步精準施肥,實現 “水肥協同",進一步提升資源利用效率。
農田環境監測系統以數據為核心,讓灌溉告別了 “憑經驗、靠感覺" 的傳統模式,既緩解了水資源緊張的壓力,又為作物生長提供了適宜的水分環境,實現了 “節水、增產、提質" 的多重目標。在農業綠色發展的背景下,這種 “讓每一滴水都用在刀刃上" 的精準灌溉模式,將成為推動農業高質量發展的重要力量。