中國報告大廳網訊，隨著全球水資源短缺問題日益嚴峻，農業(yè)灌溉技術的優(yōu)化成為關鍵課題。噴灌設備行業(yè)近年來呈現(xiàn)出顯著的技術升級趨勢，智能化、精準化成為主流發(fā)展方向。在當今農業(yè)現(xiàn)代化進程中，噴灌設備行業(yè)正經歷著深刻變革。2025年，智能化、高效節(jié)水成為噴灌設備發(fā)展的關鍵趨勢。
《2025-2030年全球及中國噴灌設備行業(yè)市場現(xiàn)狀調研及發(fā)展前景分析報告》指出，傳統(tǒng)大田作物灌溉方式存在諸多弊端，水資源浪費現(xiàn)象尤為突出。目前，我國大田作物灌溉水資源利用率僅約 40%，與發(fā)達國家 70% 的水平相差甚遠。常見的漫灌方式缺乏精準的水量控制，大量水資源在土壤滲漏、地表徑流和蒸發(fā)中白白流失。加之大田作物種植區(qū)域廣泛，地形、土壤及氣象條件差異大，“一刀切” 的灌溉策略無法滿足作物實際需水量，過量灌溉或欠灌現(xiàn)象頻發(fā)。過量灌溉不僅浪費水資源，還會導致土壤板結、鹽堿化加劇;欠灌則影響作物生長發(fā)育，降低單產。
傳統(tǒng)大田作物灌溉效率普遍偏低。一方面，以漫灌為主的灌溉方式難以實現(xiàn)均勻灌溉，水利用系數(shù)低。例如，傳統(tǒng)漫灌下大田小麥灌溉水利用系數(shù)僅 0.432，而噴灌可提高至 0.659。另一方面，人工操作勞動強度大，自動化控制水平低。如某地 1000 畝大田，人工溝灌需 360 個工日，而自動化噴灌系統(tǒng)僅需 36 個工日。此外，農田水利基礎設施建設滯后、先進灌溉技術推廣不足，導致毛渠防滲率低、田間灌水損失大，嚴重制約灌溉效率提升。
傳統(tǒng)大田作物灌溉方式不僅效率低、浪費水資源，還對環(huán)境造成較大負荷。過量灌溉使大量氮、磷等營養(yǎng)元素隨水進入地下水，造成水體污染;農田排水攜帶泥沙進入河道，導致河流淤積，影響行洪能力。長期過量灌溉還易引發(fā)土壤次生鹽漬化，在干旱、半干旱地區(qū)，土壤鹽分積累影響作物生長。傳統(tǒng)大田漫灌方式下，作物根系區(qū)土壤鹽分淋洗能力有限，農田防滲體系不完善，灌溉水補給地下水促使?jié)撍簧仙?，為土壤鹽漬化創(chuàng)造條件，不符合農業(yè)可持續(xù)發(fā)展要求。
精準監(jiān)測技術是智能化噴灌設備實現(xiàn)精確灌溉的重要支撐。通過 FDR 土壤水分傳感器，可實時監(jiān)測 0 - 100 cm 范圍內土壤體積含水量變化，垂直分辨率 10 cm，時間分辨率 10 min，測量精度達 ±1.5%，具有響應速度快、運行穩(wěn)定等特點。自動氣象站集成多種傳感器，每 10 min 自動采集太陽輻射、空氣溫濕度、風速風向、雨量等氣象參數(shù)并傳輸至數(shù)據(jù)中心?；谟嬎銠C視覺技術，利用高分辨率數(shù)字相機和多光譜相機采集作物冠層影像，提取株高、葉面積指數(shù)、歸一化植被指數(shù)等參數(shù)評估作物長勢。這些技術實現(xiàn)了對土壤、作物、環(huán)境信息的全面感知，為灌溉決策提供數(shù)據(jù)支持。
智能控制技術是智能化噴灌設備的核心，通過軟硬件結合實現(xiàn)灌溉全過程自動調控。智能控制軟件采用模糊控制和神經網絡混合算法，根據(jù)作物需水模型及土壤含水量、氣象條件等因素，動態(tài)優(yōu)化灌溉時間和灌水定額。硬件系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單元、控制器、執(zhí)行機構等組成。控制器選用工業(yè)級 PLC(如西門子 S7 - 1200)，運算速度快、抗干擾能力強。執(zhí)行機構包括電磁閥、變頻調速水泵等，可精確調節(jié)水流量和壓力，灌溉均勻度達 85% 以上。此外，還具備遠程監(jiān)控、故障診斷、預警預報等功能，確保灌溉安全，提高作業(yè)效率，降低勞動強度。
高效噴灌技術是智能化噴灌設備的關鍵組成部分。設備采用新型可調流量噴頭，出水量可在 2 - 100 L/h 連續(xù)調節(jié)，霧化顆粒細小，顯著提高灌溉均勻度和水分利用效率。噴頭布置采用優(yōu)化的三角形方式，結合作物種植規(guī)格精確設計，確保相鄰噴頭噴灑范圍最佳覆蓋。引入自動定位補償技術，通過高精度電子羅盤和傾角傳感器實時測量噴頭方位角和俯仰角，發(fā)生偏離時自動計算補償量進行角度修正，保證噴灑軌跡精度和穩(wěn)定性。對關鍵零部件可靠性進行優(yōu)化，如采用高強度工程塑料制造噴頭外殼，配套阻垢、抗堵塞裝置，延長設備使用壽命，降低維護成本。
為評估智能化噴灌設備在大田作物節(jié)水灌溉中的效果，進行了田間試驗。選取春小麥為測試對象，設置智能化噴灌、普通噴灌和漫灌三種處理，各處理重復三次并隨機區(qū)組排列。智能化噴灌采用自主研發(fā)的集精準監(jiān)測、智能控制、高效噴灌為一體的系統(tǒng)，按技術參數(shù)安裝調試。普通噴灌采用傳統(tǒng)固定式噴灌機組，噴頭布置與智能化噴灌相同。漫灌采用常規(guī)模式。小麥播種規(guī)格 20 cm×10 cm，畝留苗 18 萬株，田間管理同當?shù)馗弋a栽培模式。灌溉制度依靠智能化噴灌設備的傳感器實時監(jiān)測土壤墑情和環(huán)境因子，結合作物需水模型計算灌溉定額并自動控制灌溉時間和水量。在小麥不同生育期采集土壤水分、植株高度、葉面積指數(shù)等指標，收獲后計產并測定產量構成因素，計算節(jié)水指標，為優(yōu)化設備性能和制定精準灌溉制度提供依據(jù)。
智能化噴灌設備在大田小麥節(jié)水灌溉試驗中展現(xiàn)出良好的節(jié)水增效潛力。與常規(guī)漫灌和普通噴灌相比，優(yōu)勢顯著。智能化噴灌季節(jié)灌溉總水量為352.5 mm，較漫灌和普通噴灌分別節(jié)水25.6%和15.2%。采用智能化噴灌后作物長勢改善，株高、葉面積指數(shù)等指標優(yōu)于其他處理。智能化噴灌小麥千粒重達46.2 g，穗粒數(shù)為37.5粒，分別較漫灌提高 7.9% 和 10.6%，較普通噴灌提高 4.1% 和 5.3%。智能化噴灌小麥子粒產量達 765.8 kg / 畝，分別較漫灌和普通噴灌增產 13.9% 和 6.8%。此外，智能化噴灌水分利用效率和灌溉水生產效率分別達到 2.17 kg/m? 和 2.71 kg/m?，較漫灌分別提高 52.8% 和 52.2%，較普通噴灌分別提高 25.4% 和 24.9%。智能化噴灌設備通過精準調控土壤水分和作物需水，實現(xiàn)了節(jié)水增產雙重目標。
綜上所述，傳統(tǒng)大田作物灌溉存在水資源浪費嚴重、灌溉效率低下、環(huán)境負荷大等問題，已難以滿足農業(yè)可持續(xù)發(fā)展需求。智能化噴灌設備行業(yè)集成精準監(jiān)測、智能控制、高效噴灌等先進技術，實現(xiàn)了灌溉全過程的自動化、精準化調控。在大田小麥生產實踐中，智能化噴灌設備相比常規(guī)灌溉方式，在節(jié)水、增產及提高水分利用效率等方面優(yōu)勢明顯。隨著物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術的不斷進步，智能化噴灌設備性能將持續(xù)提升，在大田作物生產中的適用性和普及率也會不斷提高，有望為加快農業(yè)現(xiàn)代化進程、建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會發(fā)揮重要作用，成為未來大田作物節(jié)水灌溉的主流發(fā)展方向 。
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