、、、痕量灌溉技術痕量灌溉技術--痕量灌溉技術內 容：背景資料技術特點介紹推廣現(xiàn)狀和應用前景生產現(xiàn)狀及展望公司簡介背景資料-政策背景2011(2011-2015(2012-2020202031.5800/800背景資料-行業(yè)需求高標準農田建設需要配套的灌溉技術；“舌尖上的安全”需要能創(chuàng)造良好小環(huán)境的灌溉技術；治理“白色污染”需要膜下滴灌的替代技術；沙漠化治理、礦ft修復、空間綠化等領域尚無適用的灌溉技術。背景資料-行業(yè)現(xiàn)狀國外節(jié)水灌溉企業(yè)因價格、適應性及文化差異等原因在我國發(fā)展緩慢；我國節(jié)水灌溉企業(yè)多，但規(guī)模偏小，技術有待提高；現(xiàn)有灌溉企業(yè)（新疆天業(yè)、大禹節(jié)水、甘肅亞盛）體量不大，且多集中在農業(yè)灌溉領域,生態(tài)，園林等領域的灌溉空間大，競爭小。背景資料-灌溉技術需要發(fā)展背景資料-植物需水特性植物需水特性植物需水特性理想灌溉技術注釋生育期需水量不大總供水量不多蔬菜<300mL/d生育期內不間斷需水連續(xù)供水24h/d單位時間內吸水量少痕量供水<15mL/h通過根毛吸水地下供水吸收土壤毛管水極少提供重力水背景資料-技術進步的方向節(jié)水灌溉技術創(chuàng)新難度大，滴灌后長期無原始創(chuàng)新；痕量灌溉不是滴灌的簡單替代技術，而是開創(chuàng)了節(jié)水灌溉新的高度和廣度；痕量灌溉創(chuàng)新的結構設計，實現(xiàn)了出水量與植物的需水量相匹配，實現(xiàn)了多種突破。痕量灌溉介紹-概念痕量灌溉是以土壤毛細力為基礎力，按照植物的需求，以極其微小的速率/小時-500毫升/小時，直接將水或營養(yǎng)液輸送到植物根系附近，適量、不間斷地濕潤植物根層土壤，為植物長久供水。常量灌溉（噸/小時） 微（升/小時） 痕量灌溉（毫升/小時）痕量灌溉介紹-技術原理痕量灌溉介紹-知識產權獲得9項專利，PCT進入世界80多個國家痕量灌溉介紹-鑒定痕量灌溉是中國原創(chuàng)的灌溉技術，是從供水原理、產品形態(tài)到使用方法的系統(tǒng)創(chuàng)新；201020132013痕量灌溉的應用優(yōu)勢—節(jié)水、環(huán)保痕量灌溉大幅減少蒸發(fā)損失，無需覆蓋地膜；20%，50%左右；痕量灌溉減少滲漏損失，也減少了肥料和農藥污染土壤和地下水。痕量灌溉的應用優(yōu)勢—解決了低流量下灌水器堵塞的世界難題1-500/小時，抗堵性能強?？苟氯阅軝z測結果（據ISO/TC23/SC18/WG5N4）可使用多種水源，即使堵塞也可恢復流量。痕量灌溉的應用優(yōu)勢—低流量，長距離鋪設，出水均勻500降低投資，便于機械操作；35090%(劉學軍等，2013)。適合作為高標準農田建設的灌溉技術。痕量灌溉的應用優(yōu)勢—可重力灌溉、可水肥一體化無電地區(qū)可使用重力進行灌溉;大面積應用可使用有壓水進行灌溉；可進行水肥一體化操作。痕量灌溉的應用優(yōu)勢-適應性廣引黃灌區(qū)等水質差的地區(qū)；荒漠、空間綠化等無電地區(qū)；礦ft修復等需要持續(xù)、低流量灌溉領域痕量灌溉的應用優(yōu)勢-特點突出對比內容 痕量灌溉技術 滴灌技術供水依據

地下灌溉，滿足植物持續(xù)小量地表灌溉盡量貼近植物需水的水分需求 要求設計理論 創(chuàng)新雙層膜結構 傳統(tǒng)單層膜結構強，解決了低流量下灌水器堵弱，流量不能低于1.5升/小塞的世界難題，流量可低至 時，否則灌水器會發(fā)生堵塞；抗堵性能 1-500毫升/小時可使用雨水只能使用符合農田灌溉水質河水等多種水源；即使堵塞也標準的水源一旦堵塞只能報可恢復 廢節(jié)水效率

4040-60%可無電低壓（0.005MPa）或有工作壓力 電高壓（）條件下只能有電高壓條件下工作工作鋪設距離和投降低投資便于機械操<200m，投資高，不便機械操資 作 作單井控制面積大于500畝，減單井控制面積200畝左右需井和輪灌 少打井數量；可單次實現(xiàn)500分成多個小區(qū)輪灌易因灌溉畝土地續(xù)灌 不及時造成作物死亡102-31環(huán)保性能了白色污染；土施農藥和肥料滴灌，造成白色污染；施農藥不滲漏，減少了對土壤和地下和肥料隨水滲漏對土壤和地水的污染 下水造成污染土壤特性

不板結、不返堿、通氣透水性易板結、返堿，通氣性差好雜草少、土壤疏松，中耕除草雜草多、需頻繁中耕除草，妨農事操作 用工少，不妨礙中耕、培土、礙中耕、施肥及培土等活動施肥等活動痕量灌溉應用現(xiàn)狀應用區(qū)域：西北（新疆、內蒙古、寧夏、青海、西南（廣西、云南、中部（河南、ft西、華北（北京、河北）應用領域：設施農業(yè)（蔬菜、花卉、果樹、果園（紅棗、葡萄、桃樹、經濟作物（甘蔗、枸杞）園林綠化：平原造林、林下經濟、城市園林、空間綠化荒漠化治理年度項目名稱作物種類合作單位年度項目名稱作物種類合作單位規(guī)模痕量灌溉試溫室蔬菜 北京市農業(yè)技術推20畝驗 廣站2009年以前速生楊 包頭寶林生態(tài)有限200畝公司楊樹4002010-2011度年公司痕量灌溉高北京市農業(yè)技術推62棟溫廣站室2011-2012度年溉系統(tǒng)40公司30500協(xié)會2012-2013年度示范工程來賓東糖鳳凰有限公司100范新疆和田縣農辦；新疆大學120新疆哈密55畝河南三豐育林有限公司78畝寧夏水科院38畝北京市海淀區(qū)園林局200

50100痕量灌溉應用實例-釀酒葡萄200200089%，單根管道鋪設35090%，植株生長旺盛，新梢生長1020%。痕量灌溉應用實例-新疆哈密棗樹（1）年降雨量不到50mm，年蒸發(fā)量超過3000mm;地表滴灌蒸發(fā)量過大，且滴灌管容易見光老化;沙土地保水能力差，滲漏量大;采用痕量灌溉的效果：--減少了蒸發(fā)和滲漏損失；--痕灌單井控制面積達500-700畝，而滴灌只有225畝，減少了打井數量；--單管鋪設長度從滴灌的80米延長到500米，為世界首創(chuàng)，方便機械操作；--田間無支管及控制閥門，降低投資并提高整體運行效果和工作效率；80/500—70025痕量灌溉應用實例-新疆哈密棗樹（2）痕量灌溉應用實例-北京水蜜桃痕量灌溉應用實例-甘蔗地點處理苗數(株/畝)產量(噸/畝)灌溉量(m3/畝)對照37803.240正南痕量灌溉47525.30111.5增產+972.3+2.07對照27122.660密屋痕量灌溉40255.87155.7增產+1313+3.20季節(jié)性干旱造成減產；農事操作不適合滴灌；痕灌一次鋪設多年使用，不影響農事操作，增產120%。痕量灌溉應用實例-枸杞60％～7O％有利于枸杞的生長；200在青海格爾木成功示范。痕量灌溉應用實例-溫室蔬菜張家口黨員干部培訓學院案例60%；無需覆蓋地膜，避免白色污染；冬季不降低土溫；土壤疏松透氣，地表干燥，減少中耕除草操作；空氣濕度低，病蟲害少；穗內和穗間果實一致性好，商品率高，風味好。痕量灌溉應用實例-溫室蔬菜痕量灌溉應用實例-露地蔬菜痕量灌溉應用實例-內蒙荒漠化治理痕量灌溉應用實例-平原造林痕量灌溉應用實例-空間綠化痕量灌溉應用-灌溉制度獨特的灌溉制度以充分發(fā)揮技術優(yōu)勢：-獨立的水源：保證長期續(xù)灌；-地埋：減少蒸發(fā)損失；-少量勤灌：減少滲漏損失。痕量灌溉第一次實現(xiàn)了在地下為植物“少食多餐”的供水供肥。痕量灌溉應用前景-評價和報道水利部副部長李國英評價：這項技術實現(xiàn)了一個革命（灌溉方式）和兩個創(chuàng)新（灌溉理念和技術，達到了三防（防蟲、防草和防蒸發(fā)、四?。ㄊ∷?、省工、省能、省錢）的效果；劉延東、回良玉等領導批示，轉發(fā)多個省市自治區(qū)；董治寶研究員和黃元仿教授高度評價痕量灌溉技術；痕量灌溉應用前景-產業(yè)方向適用于免耕操作，壽命長避免反復回收，無需覆蓋地膜，避免白色污染，可全面替代膜下滴灌；為荒漠化治理、礦ft修復等常規(guī)無法實施的場所提供灌溉解決方案；為減少農藥殘留、提高農產品的安全性和品質提供優(yōu)選的灌溉技術。痕量灌溉應用前景-合作意向100020050020020020001000荒漠化治理：內蒙億利資源擬全方位合作。痕量灌溉應用前景-潛在市場15050200億元；5090礦ft修復：內蒙和ft90隨著農業(yè)節(jié)水灌溉控制技術不斷改進和成熟，智能化灌溉設備開始取代傳統(tǒng)農機灌溉，在節(jié)水灌溉中實現(xiàn)了系統(tǒng)化和自動化運作。結合國內外先進節(jié)水灌溉經驗，研究提出適合我國國情發(fā)展的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，其控制的核心主要有兩點：一測、二控。關鍵詞：智能化；農業(yè)用水；節(jié)水灌溉；控制系統(tǒng)我國是農業(yè)大國，農業(yè)的是我國經濟發(fā)展的基礎，但是受水資源不足、人多地少、環(huán)境污染嚴重以及技術落后等原因的影響，我國農業(yè)用水的浪費率高，這對于發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)是嚴峻的挑戰(zhàn)，也是現(xiàn)代農業(yè)必須解決的重要問題。本文通過分析國外經驗，研究分析適合我國的智能化設備農業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)。1節(jié)水灌溉技術及國內外發(fā)展（1）節(jié)水灌溉技術。節(jié)水灌溉技術主要包含兩個方面：工程節(jié)水技術；灌溉控制技術。①工程節(jié)水技術：工程節(jié)水技術主要指的是利用原有的灌溉設施并對其進行現(xiàn)代化技術改造，或者重新建設先進的灌溉設備其目的是通過設備改造和創(chuàng)新減少水資源的損失，節(jié)水利用原則一是減少輸水損失、二是減少無效灌溉；具體技術有管道輸水，滴灌等等。②灌溉控制技術：灌溉控制技術主要指的是利用自動化控制技術，根據自然環(huán)境、農作物用水需求以及可用水量等因素，綜合協(xié)調保障供水，其供水原則更加精細化和可控化。相比較傳統(tǒng)的人工控制灌溉，灌溉控制技術不再依靠人的經驗進行控制灌溉，而是利用對地理環(huán)境以及作物生長的特性，大大提高了水資源的利用率，從而滿足用水需求的同時，做到不浪費水。（2）國外農業(yè)節(jié)水灌溉控制技術應用。國外在農業(yè)節(jié)水灌溉控制技術上有發(fā)展時間長，智能化水平高，其自動控制系統(tǒng)更加完善和先進。主要是利用計算機控制灌溉系統(tǒng)，檢測和掌握土壤環(huán)境，從而有效控制和掌握實際需水量，使用滴灌和噴灌，并且實現(xiàn)了自動化管理，只需要在控制室就能夠完成整個操作過程，在自動灌溉配套設施中，流量控制閥、減壓閥等，能夠大大提高整個設備的運行效率，促使作物獲得最佳的生長環(huán)境。（3）國內農業(yè)節(jié)水灌溉控制技術發(fā)展。國內節(jié)水灌溉技術開始于20世紀50年代，但是由于在管理和推廣方面的問題，開展的效果并不理想。進入新時期以來，我國在灌溉技術上取得了較快發(fā)展，但是先進的設備住喲還是依靠從外國進口，并且未能形成完備的控制體系，相比較國外地區(qū)，我國在農業(yè)生產中，有其特殊性，土地相對分散，并且地形較為復雜，一些國外的灌溉控制系統(tǒng)在適應性上存在不小的問題，并且這些設備價格昂貴，在我國推廣的難度大，我國在發(fā)展灌溉控制系統(tǒng)時需要加強自主創(chuàng)新，提高對控制系統(tǒng)的整合和升級，開發(fā)適用性強、成本低、效率高的智能化灌溉控制系統(tǒng)。2節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)（1）節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)工作原理。節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)是利用土壤測量儀器探測田間土壤各種信息，并對于收集到的信息進行轉化成數字量，并在控制器上予以顯示。同時這些信息及時傳輸和推送到PC上位機的人機界面上，實現(xiàn)對信息的掌握和控制。從接收的信息上結合預設的農作物需水量和以及整個灌溉系統(tǒng)的灌溉用水量、水速進行有效控制。一旦需要灌溉就可以啟動相關按鈕進行灌溉操作，整個過程中的信息都能夠在人機界面中得到顯示，主要包括灌溉時間、灌溉量以及剩余時間和水量等信息，如果不需要進行灌溉，就可以發(fā)出控制指令，機器就會停止操作。（2）灌溉實現(xiàn)與控制。在灌溉系統(tǒng)中，最核心的是采用電機驅動離心泵的方式將水注入管道，從而實現(xiàn)灌溉的目的。而這個過程中，執(zhí)行灌溉任務的是電磁閥，電磁閥在這個系統(tǒng)中充當管理者角色，它能夠控制區(qū)域灌溉與否，并且連接著灌溉干支流的各個管道，在整個系統(tǒng)中形成若干個連接點。灌溉支管上安置了若干個噴頭，根據區(qū)域需水量進行灌溉或對區(qū)域實行輪流灌溉。對于分片區(qū)域，安放一定量的土壤水分傳感器，土壤水分傳感器的主要作用是監(jiān)控所在地點的土壤水分，并將檢測到的數據和結果通過通訊設備傳輸到單片機中，單片機再根據預先的參考數據進行對比分析，根據對比分析結果實施灌溉。（3）節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)總體結構。根據具體的原理和實際的需求，對于灌溉控制系統(tǒng)的總體結構進行了分析，其工作采用的是某型單片機，并采用控制電磁閥對于田間進行灌溉操作，其系統(tǒng)主要是利用傳感器測量電路、模數轉換電路、控制電路等等，結合上述的功能及總體結構，其總體結構框如圖1所示。在研究智能化設施農業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)時，將灌溉控制系統(tǒng)劃分成兩個部分，一個是硬件電路，另一個是軟件程序。硬件電路主要是負責對數據的處理和執(zhí)行，并且硬件設備能夠根據其實際情況進行調整和完善，軟件部分主要負責協(xié)調各個部分之間的關系，控制硬件的執(zhí)行，屬于整個系統(tǒng)的核心部分，而整個系統(tǒng)的完成質量主要是硬件設備和軟件服務相互協(xié)調的結果，只有二者相互協(xié)調才能發(fā)揮節(jié)水灌溉系統(tǒng)的最大功效。3節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的設計及建議（1）系統(tǒng)設計主要內容。智能化設施的農業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)設計可以分為硬件設計和軟件設計兩個部分。硬件設計主要集中在四個方面：①單片機主機；②模數轉換電路；③LED數據現(xiàn)實電路；④超限報警電路。軟件主要從五個方面進行設計：①灌溉系統(tǒng)主系統(tǒng)設計；②采樣子程序設計；③數據處理程序設計；④尺度變換程序設計；⑤轉碼程序設計。（2）系統(tǒng)設計基本原則。在設計過程中，設計人員要遵循以下幾個方面的原則。一是實事求是。中國的特殊自然環(huán)境和人文環(huán)境，決定了我國農業(yè)的發(fā)展基礎，所以在技術推廣和應用中，需要不斷的注意實事求是原則，加強整個設備的適用性和實用性，保證整個設備在能夠符合中