农业灌溉,智能农业灌溉系统有哪几类?
智能灌溉的系统类型
总线控制灌溉
总线控制灌溉系统指的是,以总线控制为测控终端实现整个灌溉系统的控制。在总线控制灌溉系统中,每一个测控终端又是相对独立的,可独立进行园林需水信息收集、整合、判断以及基本灌溉等操作。先由各处测控终端采集植被需水信息,然后传至中央计算机监控系统,由后者进行统一分析处理后生成园林灌溉参数,自动启动并调节灌溉系统进行灌溉。该系统还开设专家系统,可邀请相关专家结合系统存储的数据、植被实际生长情况等对园林灌溉提供个性化的指导,使灌溉更为科学、直观与高效,使灌溉更加直观。相较于无线遥控,总线控制涉及范围更广,整体投资成本却更低,因此,应用价值极高。
无线遥控灌溉
无线遥控灌溉系统指的是以远程终端单元为信息中转站辅助灌溉的系统。具体来讲,是由远程终端负责采集植被肥、水需求信息,再通过 G (全球移动通信系统)将信息传至中央控制系统,在进行信息分析后,通过远程操控完成自动化灌溉一系列操作。这一灌溉系统的更大的特点是融入了科技性与现代性,充分利用了 G 技术,不仅结构简单,传输线少,而且后期养护投资较小,系统的整体投资成本不高,可普遍推广。
太阳能灌溉
太阳能灌溉指的是以太阳能作为启动能源将溪涧、地下水等水资源用于园林灌溉。太阳能灌溉系统主要由雨水探测器、太阳能电板组成,其中雨水探测器的功能为对有雨天气进行检测,若是检测到雨水天气则会自行将系统关闭。太阳能电板的主要作用为吸收太阳能并将其转化为电泵动力,为电泵抽取水源提供动力。太阳能灌溉系统抽取水源后会将其输送至储水池中保存,再经上坡方位的洒水器实施灌溉,该灌溉系统多用于较为偏远,未接通自来水地区的灌溉中。
为什么农业用水占比更大?
农业用水,指用于灌溉和农村牲畜的用水。
农业灌溉用水量受用水水平、气候、土壤、作物、耕作 、灌溉技术以及渠系利用系数等因素的影响,存在明显的地域差异。由于各地水源条件、作物品种、耕植面积不同,用水量也不尽相同。中国农业年用水约3826亿立方米(2001年),其中灌溉用水约占91%,占全社会总用水量的68.7%左右
农业灌溉机井的日更大取水量?
这个要根据选用水泵的型号及电机确定,如果选用QS40-30/2-5.5的潜水泵抽1吨水的用电量为:此潜水泵流量为:40M³/h(40吨/小时)扬程为:30米,功率为:5.5KW,则1度电可以抽7.27方水,17万度你自己算一下。
农业灌溉应该收费吗?
农业灌溉收费就可以真的节约用水了吗?持大大的怀疑态度。在没有良好的基础设施、节水技术的前提下,仅凭收费约束用水对象实现节水用水,效果持大大的怀疑。
所以,我觉得讨论的重点不应该是应不应该收费,应该是按什么收费!
对于用水对象来说,水是公共资源,使用水就应该为此付出成本,但前提下,收费的标准是什么?按什么收费?
现在国家正在尝试做各种水价、水权的改革,为了提高水的利用率,提出了按照农业灌溉用水定额进行水价改革。所谓的农业灌溉用水定额,就是你这块地这一年需要多少水,就分配给你多少水,如果你超了,就得花钱买水,如果你省下水了,你就可以卖出去。
到这里,你可能发现了,收费的标准目前是农业灌溉用水定额。那问题又来了,由于这是个新概念,各地在执行的过程中,对农业灌溉用水定额的标准并不一致。
也就是同一块地,山东省和四川省给出的定额结果会完全不同,对于这块地来说,又可能太多了,也有可能太少了。
如何得到这块地准确的农业灌溉用水定额,这又是个问题了。
农业种植角度下的农业灌溉用水定额是一个始终围绕着生产目标服务的指导值。
既定资源下,优质高产是制定农业灌溉用水定额应该遵循的核心原则。只有在保证产量,品质的前提下,该农业灌溉用水定额才能称为是有效的;只有在充分考虑可用的资源下,该农业灌溉用水定额才是科学合理的。
一个合理有效的农业灌溉用水定额是在保证目标作物,目标品种生产品质,产量的情况下,根据作物,土壤,当地气候,农艺要求动态变化的。
不同作物发育 出版总库的需水量差别很大。一般在整个生育期中,前期小,中期达更高峰,后期又减少。根据作物的需求匹配作物需要的灌溉定额,在作物需要的时候进行灌溉,不多灌不少灌,这才是真正提高灌溉水利用率的根本所在。
灌溉是向土壤或其它作物吸收水分和营养的可储水基质中,预存水分供植物未来取用的过程。类型不同的土壤储水能力的高低对农业灌溉用水定额也。有很大影响,因此了解目标地块的土壤类型,土壤储水能力是必不可少的阶段。
变化气象的英文影响作物生长最明显的因素,气温升高或者降雨都会对作物不同生育期的需求产生直接的影响。我们应该了解当地历史气象变化情况,未来气象预测,及时调整动态需求下的每一次的灌水定额。
农业灌溉用水定额的制定过程是一个结合了土壤储水渗水特性,作物需水规律,气候变化等条件下的综合动态决策,想要达到生产的既定目标,必须要人的参与,根据农艺要求利用试验 确定每一次合适的灌溉时间点,灌溉量,确保每一阶段的种植目标都可以被科学的定义及实现。
比如当我们可以通过设计灌溉试验,得知土壤中的储水量可以覆盖作物未来几天的耗水;根据作物不同生育期的吸水根系深度得知作物根系(非叶面干旱)的水分胁迫时间点,持续时间;灌溉时间点,灌溉量的确定需要根据作物目前所处的生育阶段结合该阶段的种植目标(开花,长穗等),不断地进行试验积累。
在明确种植环境承载力,既定产量品质目标下,根据种植目标,气象变化,作物需求,土壤的储水能力,农艺要求及时调整目标作物,目标品种,目标灌溉方式下每一次的灌水定额。
计算农业灌溉用水定额的新
基于对农业灌溉用水定额的新认识,我们尝试了一种新的 计算农业灌溉用水定额。该 利用智能传感设备对土壤,气象进行实时监测及感知,输出匹配作物,土壤,气象变化最的真实需求状况。
作物需水将智能管式多深度土壤墒情仪 - 智墒安装在水分利用效率较高的作物根系附近,可以直观地观测到多深度土壤水分变化,通过分析土壤水分变化情况,可以掌握作物的需水量。
图1.智能管式多深度土壤墒情仪 - 智墒
作物需水量是在正常生育状况和更佳水,肥条件下,作物整个生育期中,农田消耗于蒸散的水量。一般以可能蒸散量表示,即植株蒸腾量与株间土壤蒸发量之和,以毫米或立方米/亩计。在没有降雨,灌溉的条件下,土壤水分的减少主要由植物蒸发蒸导致,根系以上的土壤水分变化量则等于植物的日耗水量。
智墒通过对目标地土壤水分的动态监测,可获知作物根系每天从土壤中吸收了多少毫米的水分,即该作物日耗水量。选定根系以上的所有土层,指定早,晚两个时间点分别记录,进行差值计算,即为该日的作物日耗水量(降雨,灌溉除外)。
图2.典型作物水分曲线
如上图典型作物水分曲线可以看出,8月9日0点开始至8月9日24点,10厘米土壤水分曲线呈下降趋势,水分含量从25毫米降至23.5毫米,那么该日该作物的耗水量为1.5毫米;这样便可以得出作物的耗水量,即作物的需水量等
土壤储水
之一步,通过现场土壤水分传感器获得与目标时间,地点和目标作物有关的动态有效储水能力将eC的和有效储水量EW数据,获取土壤中可以储存多少水。有效储水能力的eC反映土壤“胃”容量的大小,是在土壤田间持水率与作物胁迫点含水率之间的储水空间。是一个和土壤质地结构,植物根系生长动态深度及根系/土壤水势平衡均相关的值。
有效储水量EW是当前土壤含水量高于作物胁迫点含水率之间的储水空间。有效储水量EW决定了当前土壤中可被植物利用的水分是多少。
通过在现场安装智墒可以自动获得有效储水能力eC的数据以及有效储水量数据EW。
图3.YH图
基于YH图的土壤有效储水能力的eC动态计算(如图3):
在YH图中,横坐标为体积含水率,纵坐标为地表到地下的深度。左侧红颜色的土壤含水量线为实测到的各深度土层在农作物种植后的历史更低含水量,右侧蓝色土壤含水量线为实测到的各深度土层在农作物种植后的历史更高含水量。
根据智能识别到的作物主要耗水根系深度数据后,有效储水能力将eC为在监测时间段内,作物主要耗水根系深度以上的土壤中,土壤田间持水量高于历史更低含水量的那部分土壤储水空间。
图中示例为主要耗水根系深度为40厘米深,当前的有效储水量为57毫米,土壤蓄水潜力为39毫米,土壤的有效储水能力的eC为57 + 39 =96毫米,即在当前从地表到农作物更大根系深度范围的土壤中,土壤最多能够存储96毫米的水分。
第二步,获得目标地点的作物在未来一定时间内的逐日耗水量预测值FDET。作物耗水量逐日预测值用FDET表示中,f是未来的首字母,d是一天的首字母.f1ET =6毫米表示该作物明天的耗水量预测值为6毫米,f2ET =4毫米表示该作物后天的耗水量预测值为4毫米。
作物耗水量的预测值数据是未来数天内,同一地点每天的模拟蒸发蒸腾量组的预测值与真实作物系数RK的预测值乘积的和。
模拟蒸发蒸腾量sET是经过插值(位置插值,时间插值)后的覆盖整个区域的时间历史连续的参考蒸发蒸腾量.E生态数据平台提供从1981年至今36年具体到天的模拟蒸发蒸腾量sET数据。
真实作物系数RK是面向特定作物,特定区域,特定灌溉方式,基于实测数据提取的,代表特定作物耗水量与当地气象之间关系的作物系数。
通过之一步中监测到的每一天的作物实际耗水量数据,剔除土壤含水量太高或过低(通常为灌溉结束日及次日,下次灌溉日的前一日)以及阴天,降雨导致的未能够充分进行土壤蒸发,农作物蒸腾消耗土壤水分的数据,获得作物的日真实耗水量等,则真实作物系数RK = ETC /组。
利用模拟蒸发蒸腾量设定和真实作物系数RK,我们就可以得到同一地点,未来数天内的作物耗水量预测值。
第三步,动态比较作物耗水量的预测值,当前有效储水量EW,就可以得出当前储水可覆盖作物未来几天的耗水需求。根据之一步得出土壤有效储水能力的eC及有效储水量EW;第二步根据模拟蒸发蒸腾量集和真实作物系数RK得出作物耗水量的预测值,就可以比较得出土壤当前储水能够满足作物未来几天的需水量。
比如:
某目标地块最小灌溉控制单元(如一个滴灌电磁阀区域)未来1-7天的作物逐日耗水量的预测值为
f1ET =6毫米,f2ET =5毫米,f3ET =8毫米,f4ET =4毫米,f5ET =9毫米,f6ET =3毫米,f7ET =9毫米。
该控制单元当前的有效储水能力EC =39毫米,有效储水量EW =20毫米,则:当前有效储水量可满足作物未来3天的耗水(19毫米),但不能满足未来4天的耗水(23毫米)。
因此常规情况下,下一次灌溉时间要早于第4天;而此时若灌溉的话,建议灌溉量不超过EC-EW =39毫米-20毫米=19毫米。
将作物全生育期每一次的灌溉量加起来就是该目标作物,目标品种的农业灌溉用水定额。
气象变化
当我们得到农业灌溉用水定额之后,它并不是一个固定不变的静态值。根据外部气象情况的变化,需要及时调整。
利用智慧型气象站 - 天圻监测当地气象变化,及时预警未来气象变化天圻可以获取目标区域实时气象情况(田间建议5公里范围内有一台气象监测),可以实测获取实时降雨量,预测1。小时内分钟级别的精准降雨量数据及未来5日降雨量。
图4.智慧型气象站 - 天圻
根据降雨量的多少与墒情设备计算出入渗到土壤中的有效降雨量,及时调整每一次灌水定额,使用灌水定额减去实际入渗的有效降雨量即为本次实际灌溉量。
农艺要求
在作物不同生长阶段有很多特殊的农艺要求,比如禾谷类作物的孕穗期,对缺水最为敏感,此期缺水,对生长发育极为不利,常造成大幅度减产,因此在此阶段必须在根部胁迫前及时灌溉。
根据不同的农艺要求,灌溉时间节点,灌溉量的确定需要大量的灌溉试验做支撑,利用不同的灌溉小区在不同时间节点进行灌溉,观察其对该阶段种植目标的影响,直到找出最合适的灌溉时间节点,灌溉量。
作物生产目标
土壤特性,气候特性,水源分布,作物品种等充分了解后,根据掌握的信息,制定合理的生产目标(产量及品质)。
为什么不合理的灌溉可能会导致地下水位上升?
先说结论不合理的灌溉可能会使地下水位上升的原因如下,大水漫灌往往采用了大流量的水,对于耕地进行灌溉,这种灌溉方式不但使得作物不能够及时地吸收水分,而且会使得这些多余的水分都渗到地下,逐渐的抬高地下水位,造成土壤盐碱化。