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【大国粮策】作物“喝水”不再愁,这项技术给玉米地装上“智慧水龙头”

来源:大国粮策2025-02-25 09:52

  春玉米是北方农田粮食稳供的“得力干将”,在它生长的半干旱井灌农区,降雨稀少,依赖人工灌溉。近年来,浅埋式滴灌等技术逐渐替代传统大水漫灌,减少水资源浪费、改善土壤环境。可新难题接踵而至,实际耕种时,很难知道土壤里还剩多少水分,什么时候给玉米浇水、浇多少合适,大家心里也没谱。

  为了解决这个问题,春玉米智能气象节水灌溉适用技术应运而生。这项技术融合农业与气象数据、工程技术,给玉米地安上了“智慧水龙头”,它可以精准安排灌溉,让每株玉米都能科学“喝”水。

  农田水分的“一本明账”

  春玉米智能气象节水灌溉适用技术的核心原理,是“土壤水分平衡方程”,它就像农田水分的“记账本”,详细记录着土壤里水分的“收入”和“支出”。

  在这个“账本”里,降水和人工灌溉的水是土壤水分的“进账”;而水分从土壤表面跑到空气中(蒸发)、通过作物叶子散失(蒸腾)、往土壤更深处渗透(下渗)以及被植物吸收利用,这些都是水分的“花销”。

  用公式表示为:ΔS=P+I+N-D-T-E-R,其中△为时段开始与终了时的土层含水量的差值;P为降水量;I为灌溉水量;N为毛管水上升到该土层的水分;D为渗漏到土层以下的水分;T为作物蒸腾量;E为土壤水分蒸发;R为地面径流量(见图)。各项的单位通常用毫米水深表示。

【大国粮策】作物“喝水”不再愁,这项技术给玉米地装上“智慧水龙头”

  农田土壤水分平衡方程示意图。图源:智汇三农

  基于这个方程,在实际操作中,春玉米智能气象节水灌溉适用技术充分利用相关数据和因素,实现对土壤湿度的精准监测和判断。

  首次灌溉前,会先测定记录土壤湿度。之后,每天依据气温、风速这些天气状况,运用气候学方法估算出作物蒸发的水量。再结合玉米在不同生长阶段的需水量,考虑实际的降水和灌溉量,就能算出每小时的土壤湿度。

  不仅如此,通过该方程的计算和分析,还能知道不同阶段土壤最少含水量和湿润层深度,以此判断墒情好不好。例如,当计算出的土壤水分贮存量接近作物生长适宜的田间持水量范围(作物根部范围土层的水分贮存量为田间持水量的85%~90%时适宜生长),说明墒情良好;若低于田间持水量的60%,则可能影响春玉米的正常生长,就需要通过灌溉等方式补充水分。

【大国粮策】作物“喝水”不再愁,这项技术给玉米地装上“智慧水龙头”

  土壤墒情监测要素。图源网络

  玉米灌溉的“精确指南”

  春玉米智能气象节水灌溉适用技术给玉米的灌溉指导非常精准,它是怎么做到的呢?

  首先,这个技术用的降水数据是格点监测数据。格点数据就好像把大地当成一个大棋盘,划分出密密麻麻的小格子,每个格子都单独预报降水量。有了这细致的“降水账本”,每块土地从降水里能得到多少水,我们一下子就心里有数了。

  其次,就像不同年龄段的小朋友食量不同一样,玉米在不同生长阶段,对水的需求也不一样。从发芽到开花再到结果,技术考虑到了玉米各生育期的作物系数,靠着这个系数,就能算出玉米每天到底要“喝”多少水。

  把这么精准的降水信息和玉米的“喝水喜好”一结合,这技术就妥妥变成玉米的“贴心喝水管家”啦!它就可以根据玉米生长最佳水分标准,精准向农民提供浇水时长建议,告诉他们什么时候给玉米“喝”水,“喝”多少。

  不仅如此,它还会参考调研来的或者农户自己填报的水泵流量等设备参数,给每个农户量身打造一份超精细的灌溉方案,让灌溉变得又科学又高效。

【大国粮策】作物“喝水”不再愁,这项技术给玉米地装上“智慧水龙头”

  智能气象节水灌溉预报系统与高标准农田建设相结合。图源:突泉县气象局

  这项技术主要在北方半干旱井灌农区大显身手,需要农田土地平平整整集中连片、设施完善、农田配套,还得有浅埋滴灌、喷灌、漫灌等设备。在这些地方,它发挥的作用可太大了,守护着春玉米茁壮成长!

  农民手心的“灌溉宝典”

  为了让农民使用更方便,技术研发团队还开发了手机微信小程序“天勤智慧农气”。

【大国粮策】作物“喝水”不再愁,这项技术给玉米地装上“智慧水龙头”

  微信小程序节水灌溉预报。图源:内蒙古自治区生态与农业气象中心

  农民朋友只要在微信里搜索添加,按照步骤注册登录,划定自家田块,就能随时查看土壤湿度和灌溉预报信息,就像把农业专家“装进口袋里”。

  具体操作方法如下:

  (1)微信下拉,在搜索小程序里输入“天勤智慧农气”进行添加。

  (2)进入主页、注册、登录及密码找回。

  (3)点界面右下角的个人中心,点击我的地块,点击右上角的新增,将地图放大到合适的大小,再点击地图右下角的蓝点,定位到当前位置或自家的农田,点击右上角的加号,手指划定自家田块范围(连续拖动不要中断),然后填写作物、品种等相关信息,点击提交。

  (4)点击界面最下端的“节水灌溉”按钮,进入节水灌溉主界面,点击地图左下方的蓝点,定位到当前位置,即获取到当前位置的土壤湿度及适宜等级。

  (5)点击“灌溉预报”,核对作物等参数后,点击提交后,弹出预测的灌溉日期、开闸时间以及未来10天土壤湿度变化图。点击“查看结果”,可以浏览历次提交的灌溉预报结果。

  有了这 “智慧水龙头” 技术与微信小程序,农民种春玉米轻松多啦!未来,它定能在更多农田发光发热,让玉米 “喝饱水”,大丰收的欢笑声,也将在北方田野上回荡 。

  参考资料:《全国农业气象适用技术汇编》——春玉米智能气象节水灌溉适用技术

  科学性审核:北京市气象局气候中心正高级工程师李秋月

  撰文:李欣哲

[ 责编:武玥彤 ]
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