智能灌溉系统研究现实意义

智能灌溉系统研究现实意义

作者：程俊熹,常显龙

长春大学理学院 材料科学与工程系130022

摘　要：本文从智能灌溉系统农业农村应用分析和城镇应用分析两个角度说明了推广研究智能灌溉系统的现实意义。在农业农村现代化和城镇化提速的大背景下，研究了全国耕地、农作物现状，分析了系统对粮食产量的影响和目前系统存在的问题；从我国目前城镇化率现状切入，着重探究了我国城市居民种植植物和中短途出行数据，剖析居民因出行导致植物死亡损失情况。最后对智能灌溉系统的推广进行了展望。

关键词：灌溉 农业农村 城镇居民 推广

智能灌溉系统是一种集土壤湿度检测模块、比较器模块、继电器模块、水泵、电源等组件为一体，推动现代农业、现代城市发展的一种新型设备。一般智能灌溉系统以电能作为动力源，部分光伏水泵系统将光能作为其系统动力源。[1]随后设备可以通过导线将电能进行输送，最常选用的导线为铜质导线，也可选用杜邦线来进行模块与模块、模块与电源之间的连接；随后通过各电路配合；原件电子的相互控制；电机在收到指令信号后进行工作来控制终端水泵的开闭运作，将水池中的水抽出，通过与水泵相连接的塑胶水管将水浇灌到作物上，从而实现其灌溉的目的。电子化、信息化的发展，加速了各种设备、系统的更新换代；我国农业“一多三少”的格局仍未打破；工业化、城市化的快速推进等因素，让人们迫切的需要一种能自动监测、自动运行、自动反馈的灌溉系统来更好的促进技术的进步，保障粮食的安全，推动经济的发展。

一、智能灌溉系统农业农村应用分析

1.1全国耕地领域现状

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央采取了一系列行动，我国的耕地现状在这十年里有了明显改观。根据“三调”[2]结果显示，2020年我国耕地面积为19.18亿亩，守住了国务院所制定的18亿亩耕地红线，并且在退耕还林政策的要求下，我国耕地减少的趋势有所抑制，全年耕地面积总量有所增加。

但目前我国耕地“一多三少” ，即耕地总量多，人均耕地少、高质量的耕地少、耕地后备资源少的问题仍然突出。同时，土地利用率低，耕地分布不均匀，土壤受损严重，部分土壤所受污染短时间内仍无法恢复等问题仍然存在。也因此，我国目前耕地现状可以总结为：总体稳中向好，风险挑战依然存在。

1.2全国农作物种植现状

根据国家统计局数据显示，我国谷作物总播种面积由2010年的158579千公顷增长至2020年的167487千公顷，增长幅度超过5.6%。其中粮食播种面积大幅增长了4.5%，由原111695千公顷增长至116768千公顷；蔬菜播种面积同样大幅增长了23.3%，由原17431千公顷增至21483千公顷；油料面积下降了4.3%；棉花面积下降了27.4%；麻类作物面积下降了24.1%；糖料作物面积下降了13.3%；烟叶作物面积下降了22.5%。[3]

党的十八大后,党中央更加明晰了实现我国粮食安全的优先顺序,特别强调了"确保谷物基本自给、口粮绝对安全"这一新粮食安全观,并直接反映了这十年来全国的谷物和果蔬播种面积大幅度增长。

1.3应用灌溉系统对粮食产量影响分析

现以我国粮食的“三大口粮”之一的水稻进行分析。我国作为目前全球最大的水稻种植、生产国，其种植面积约占世界23%，产量超过30%。但经过调查分析，目前我国在实际农业生产中仍以格田灌溉为主，该方式用水量大，但水资源利用率较低，这也导致了在水稻种植中水资源浪费十分严重。[4]例如湖南省部分地区通过控制灌溉技术，利用水稻抗旱抗淹特性进行灌溉控制管理，达成水稻灌溉定额降低了10%-20%的目标，实现了田间旱期能灌水、涝期能蓄水。[5]

通过对水稻进行控制灌溉生产，从源头上也就是作物自身耗水上实现了根本性节水。并且，应用该技术还能改变原传统水稻生产土壤环境，让作物根系生长、净光合作用率、土壤利用率、肥料利用率等技术指标均得到了提升，产物稻米品质同样得到了较大提升。

同时，改变原长期格田灌溉的模式，使用控制灌溉进行生产，让深浅不一流动的格田水层得以存在，稗草和绿藻的发生率得以大大降低，使得杂草在数量和质量上得以控制，让水稻长势更佳；同时，农作物遭病虫害侵袭的情况得以明显改善，例如稻田纹枯病、稻飞虱、稻卷叶虫发生率均大幅度得到了降低。[6]

1.4农村灌溉系统存在问题分析

目前，我国诸多农村存在着灌溉设施过时老化、部分水利设施年久失修。一些偏远地区的灌溉系统在实际运行中，甚至无法保证系统能在旱期调水灌溉、涝期蓄水防淹。造成这些问题有以下几个原因[7]：

在设计上，部分水利设施、灌溉系统于改革开放前后修建，由于地方管理上的不到位、资金上存在部分缺口，无法对设施进行大范围集中修缮，使其老化破损严重加剧。

同时，设计前后标准不一，相关设计图纸、数据等关键资料存在遗失破损等问题，前后不一、越来越高的设计标准，灌溉区输水排水管道新老不接、线路更改等原因，都让一些老旧设备无法得到妥善改造，为民所用。

其次，即使“南水北调”、“引黄工程”等国家跨流域调水工程不断推进落成，但我国水资源分布极度不均、分布跨度较大等问题仍然存在，这让我国不同大区、不同省份所适应的灌溉类型存在差异，使得设备推广更新存在较大阻力，这些都是灌溉系统不能有效发挥应有功效的原因。

二、智能灌溉系统城镇应用分析

2.1全国城镇化率现状

二零二零年11月1日零时,全国现有人口为1443497378人(14.4350亿人),与同第六次人口普查的13.3972亿人比较,成长了七千二百零六万人,人口增长速度为百分之五点三八,年平均增长率为百分之零点五三。城镇人口增加2.364亿人,乡村人口减少1.644亿人,城镇人口上升比重为14.21%。[8]

从总体来说,我过城镇人口自一九五三年起在全国逐渐出现稳定增长态势,而随着国家信息化、农村现代化和产业新型化的不断深入发展,以及对农村转移人口市民化优惠政策不断的落地,近十年来中国新型城市化不断稳步进行,农村城市化建设也取得了历史性的成果。在全县人口中,居住城镇的人口数为9.0199亿人,占总人口的百分之六十三点八九;居住在农村的人口数为5.0979亿人,占总人口的百分之三十六点一一,相比于二零一零年第六次全国人口普查的相比,城乡人口数增长了2.3642亿人,乡村人口数减少1.6436亿人,城镇人口上升比重为14.21%。[9]

2.2全国城镇居民种植植物分析

上世纪九十年代开始我国花卉产业在飞速发展,2010年我国花卉种植面积达到74.6万公顷。2010-2018年为我国花卉种植面积呈现不断上升的趋势。我国城镇居民购买花卉数量逐年上升,其因素可分为个人因素和家庭因素。在个人因素来看根据个人的收入水平不同,社会背景不同等因素导致不同人群每月购买花卉数量与花费水平不同,女性是购买花卉的主力军。在在家庭方面不同家庭的所需情况不同,跟据布景不同所购买的花卉方面也不相同。[10]

在2021年盆栽植物在经历过年期间的大甩卖之后价格又涨起来,山东、云南、广东等地摆脱了2020年的低迷状态在2021年呈现销售旺态。2021年全国盆栽植物销量与市场行情已恢复到2019年总体水平。[11]从此看出人们对室内种植植物的需求不断增大。

2.3我国城镇居民中短途出行数据分析

2019年我国国内旅游人数为59.01亿人次,2020年我国国内旅游人数为28.79亿人次,2021年上半年我国国内老板有人数为18.71亿人次,2022年前三季度我国国内旅游人数20.94亿人次。[12－15]虽受疫情影响我国近两年来旅游人数大幅的减少但是出行人次数还是很大,2020年到2022年前三季度可以看出我国城镇居民旅游的趋势在逐年回暖。

2.4我国居民因出行导致植物死亡损失分析

水分是植物所必需的,对植物的生长与存活有着非常重要的意义。土壤缺失水分对植物有着非常严重的影响,土壤长期缺少水分会使植物根部产生栓塞,会导致植物的生长和光合作用被抑制,土壤严重缺少水分引起严重干旱会导致植物的死亡。[16]人们在短途出行时无法及时的对土壤进行水分补充,植物根部会产生栓塞,使得植物光合作用被抑制,产生水分疏导障碍,导致植物脱水死亡。[17]上述表明我国近年来城镇居民旅游人数在不断回暖,2019年以前每年旅游人数非常的庞大。在居民旅游时家中植物无法得到及时的补水就会导致植物死亡。造成更多的经济损失。

三、智能灌溉系统推广应用分析

3.1提高公众的节水意识，强化政府职能部门对灌溉系统建设程度

智能灌溉系统之所以无法得到大面积推广，其原因之一便是农民们对于环保意识的思考不够深厚，节水节能的理念较为淡薄。因此，要想使得智能灌溉系统得以推广，需要首先改变农民的节水意识，这需要政府职能部门在思想教育上下功夫、“啃骨头”。

首先，政府应加大教育力度，强化宣传效果。在社区，政府可以组织村民茶话会，联合农业水利专家下乡，向农民普及节水知识，向大众介绍当前的严峻的水资源现状和运用灌溉系统后的节水经济效益，以此来提高农民的节水意识。

其次，还应该提高农民的实际操作水平。政府一方面应该聘请农业相关人才来到田间地头，实际指导农民操作使用灌溉系统，降低农民的学习成本；同时也应该在农业院校或者综合性高校内大力培育相应技术人才，鼓励更多的大学生学习农业，爱上农业，为未来的新农村、新农业储备好人才。

3.2加大基础设施投入力度，完善灌溉系统顶层设计

在财政上，政府要加大对农村基础设施的投入，加大对智能灌溉系统的建设力度，扩大节水灌溉的覆盖范围。

其次，在智能化信息化上，要借助5G、物联网风口，对农村互联设施进行全面升级。同时，政府可以利用所获取的农业数据，并对其进行产量、病虫害、气象学等分析，针对性的对不同地区“因地制宜”地提出指导性意见来促进生产。

3.3强化制度建设，筑牢监管屏障

强化制度建设是推广智能灌溉系统的重要保障。政府应该加强对水资源的管理力度，有计划、有额度、惠价格的管理机制，通过政府调控，促进智能灌溉装置的推广。同时，政府可以出台相关在政策，设立税收优惠，上下游产业链相结合，促进招商引资，引入社会资本来建设灌溉系统。

四、结语

推广智能灌溉系统，不仅能降低农业生产中灌溉所需用水量，改变以往传统的漫灌方式，提高农产品的产量与质量，还可以降低因中短途出行导致居民家中植物的死亡率，促进人员和货物交流。因此，研究智能灌溉系统的现实意义，能直观的分析出推广系统的利害关系，从而更好的促进系统建设推广，不仅能让农民增收致富，城市居民出行便捷，更能促进经济绿色发展，实现高质量转型。

参考文献

[1]谭剑波,宋亮,王立青.智慧灌区智能节水灌溉系统设计与应用[J].吉林水利,2022(10):7-10.

[2]中华人民共和国中央人民政府.第三次全国国土调查主要数据公报[EB/OL].(2021.08.26).http://www.gov.cn/xinwen/2021-08/26/content_5633490.htm.

[3]中华人民共和国统计局.中国统计年鉴[M].北京：中国统计出版社,2021.

[4]顾希,刘昆,高捷,刘立军.节水灌溉技术及其对水稻产量影响的研究进展[J].杂交水稻,2022,37(02):7-13.

[5]胡春艳,徐幸仪,李桂元,等.水稻“控灌中蓄”灌溉排水管理技术[J].中国科技成果, 2020,21(11):45-47.

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[8]国家统计局第七次全国人口普查公报2021年[EB/OL].(2021.05.11).http://www.stats.gov.cn//xxgk/sjfb/zxfb2020/202105/t20210511_1817197.html

[9]国家统计局第七次全国人口普查公报[EB/OL].(2021.05.11).http://www.stats.gov.cn//xxgk/sjfb/zxfb2020/202105/t20210511_1817202.html

[10]都市花卉产业的市场需求分析[J]. 杨德利,李智彬,王浩,刘增金. 北方园艺. 2022(13)

[11]2022全国花卉产销形势分析报告发布[EB/OL].(2022.09.07)https://www.forestry.gov.cn//hhxh/5150/20220914/082612472231693.html

[12]2021年度全国旅行社统计调查报告[EB/OL].(2022.05.10).https://zwgk.mct.gov.cn//zfxxgkml/tjxx/202205/t20220510_932908.html

[13]文化和旅游部2019年度全国旅行社统计调查报告[EB/OL].(2020.08.24)https://zwgk.mct.gov.cn//zfxxgkml/tjxx/202012/t20201204_906493.html

[14]2020年国内旅游数据情况[EB/OL].(2021.02.18)https://zwgk.mct.gov.cn/zfxxgkml/tjxx/202102/t20210218_921658.html

[15]2022年前三季度国内旅游数据情况[EB/OL].(2022.10.25)https://zwgk.mct.gov.cn//zfxxgkml/tjxx/202210/t20221025_936951.html

[16]段洪浪,吴建平,刘文飞,廖迎春,李威,樊后保.干旱、增温及其交互作用对植物生理的影响[J].南昌工程学院学报,2017,36(01):28-32.

[17]代永欣,王林,万贤崇.干旱导致树木死亡机制研究进展[J].生态学杂志,2015,34(11):3228-3236.DOI:10.13292/j.1000-4890.20151023.029.