【大國糧策】作物“喝水”不再愁，這項技術(shù)給玉米地裝上“智慧水龍頭”

春玉米是北方農(nóng)田糧食穩(wěn)供的“得力干將”，在它生長的半干旱井灌農(nóng)區(qū)，降雨稀少，依賴人工灌溉。近年來，淺埋式滴灌等技術(shù)逐漸替代傳統(tǒng)大水漫灌，減少水資源浪費、改善土壤環(huán)境。可新難題接踵而至，實際耕種時，很難知道土壤里還剩多少水分，什么時候給玉米澆水、澆多少合適，大家心里也沒譜。

為了解決這個問題，春玉米智能氣象節(jié)水灌溉適用技術(shù)應(yīng)運而生。這項技術(shù)融合農(nóng)業(yè)與氣象數(shù)據(jù)、工程技術(shù)，給玉米地安上了“智慧水龍頭”，它可以精準安排灌溉，讓每株玉米都能科學“喝”水。

農(nóng)田水分的“一本明賬”

春玉米智能氣象節(jié)水灌溉適用技術(shù)的核心原理，是“土壤水分平衡方程”，它就像農(nóng)田水分的“記賬本”，詳細記錄著土壤里水分的“收入”和“支出”。

在這個“賬本”里，降水和人工灌溉的水是土壤水分的“進賬”；而水分從土壤表面跑到空氣中（蒸發(fā)）、通過作物葉子散失（蒸騰）、往土壤更深處滲透（下滲）以及被植物吸收利用，這些都是水分的“花銷”。

用公式表示為：ΔS＝P＋I＋N－D－T－E－R，其中△為時段開始與終了時的土層含水量的差值；P為降水量；I為灌溉水量；N為毛管水上升到該土層的水分；D為滲漏到土層以下的水分；T為作物蒸騰量；E為土壤水分蒸發(fā)；R為地面徑流量（見圖）。各項的單位通常用毫米水深表示。

農(nóng)田土壤水分平衡方程示意圖。圖源：智匯三農(nóng)

基于這個方程，在實際操作中，春玉米智能氣象節(jié)水灌溉適用技術(shù)充分利用相關(guān)數(shù)據(jù)和因素，實現(xiàn)對土壤濕度的精準監(jiān)測和判斷。

首次灌溉前，會先測定記錄土壤濕度。之后，每天依據(jù)氣溫、風速這些天氣狀況，運用氣候?qū)W方法估算出作物蒸發(fā)的水量。再結(jié)合玉米在不同生長階段的需水量，考慮實際的降水和灌溉量，就能算出每小時的土壤濕度。

不僅如此，通過該方程的計算和分析，還能知道不同階段土壤最少含水量和濕潤層深度，以此判斷墑情好不好。例如，當計算出的土壤水分貯存量接近作物生長適宜的田間持水量范圍（作物根部范圍土層的水分貯存量為田間持水量的85%～90%時適宜生長），說明墑情良好；若低于田間持水量的60%，則可能影響春玉米的正常生長，就需要通過灌溉等方式補充水分。

土壤墑情監(jiān)測要素。圖源網(wǎng)絡(luò)

玉米灌溉的“精確指南”

春玉米智能氣象節(jié)水灌溉適用技術(shù)給玉米的灌溉指導(dǎo)非常精準，它是怎么做到的呢？

首先，這個技術(shù)用的降水數(shù)據(jù)是格點監(jiān)測數(shù)據(jù)。格點數(shù)據(jù)就好像把大地當成一個大棋盤，劃分出密密麻麻的小格子，每個格子都單獨預(yù)報降水量。有了這細致的“降水賬本”，每塊土地從降水里能得到多少水，我們一下子就心里有數(shù)了。

其次，就像不同年齡段的小朋友食量不同一樣，玉米在不同生長階段，對水的需求也不一樣。從發(fā)芽到開花再到結(jié)果，技術(shù)考慮到了玉米各生育期的作物系數(shù)，靠著這個系數(shù)，就能算出玉米每天到底要“喝”多少水。

把這么精準的降水信息和玉米的“喝水喜好”一結(jié)合，這技術(shù)就妥妥變成玉米的“貼心喝水管家”啦！它就可以根據(jù)玉米生長最佳水分標準，精準向農(nóng)民提供澆水時長建議，告訴他們什么時候給玉米“喝”水，“喝”多少。

不僅如此，它還會參考調(diào)研來的或者農(nóng)戶自己填報的水泵流量等設(shè)備參數(shù)，給每個農(nóng)戶量身打造一份超精細的灌溉方案，讓灌溉變得又科學又高效。

智能氣象節(jié)水灌溉預(yù)報系統(tǒng)與高標準農(nóng)田建設(shè)相結(jié)合。圖源：突泉縣氣象局

這項技術(shù)主要在北方半干旱井灌農(nóng)區(qū)大顯身手，需要農(nóng)田土地平平整整集中連片、設(shè)施完善、農(nóng)田配套，還得有淺埋滴灌、噴灌、漫灌等設(shè)備。在這些地方，它發(fā)揮的作用可太大了，守護著春玉米茁壯成長！

農(nóng)民手心的“灌溉寶典”

為了讓農(nóng)民使用更方便，技術(shù)研發(fā)團隊還開發(fā)了手機微信小程序“天勤智慧農(nóng)氣”。

微信小程序節(jié)水灌溉預(yù)報。圖源：內(nèi)蒙古自治區(qū)生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象中心

農(nóng)民朋友只要在微信里搜索添加，按照步驟注冊登錄，劃定自家田塊，就能隨時查看土壤濕度和灌溉預(yù)報信息，就像把農(nóng)業(yè)專家“裝進口袋里”。

具體操作方法如下：

（1）微信下拉，在搜索小程序里輸入“天勤智慧農(nóng)氣”進行添加。

（2）進入主頁、注冊、登錄及密碼找回。

（3）點界面右下角的個人中心，點擊我的地塊，點擊右上角的新增，將地圖放大到合適的大小，再點擊地圖右下角的藍點，定位到當前位置或自家的農(nóng)田，點擊右上角的加號，手指劃定自家田塊范圍（連續(xù)拖動不要中斷），然后填寫作物、品種等相關(guān)信息，點擊提交。

（4）點擊界面最下端的“節(jié)水灌溉”按鈕，進入節(jié)水灌溉主界面，點擊地圖左下方的藍點，定位到當前位置，即獲取到當前位置的土壤濕度及適宜等級。

（5）點擊“灌溉預(yù)報”，核對作物等參數(shù)后，點擊提交后，彈出預(yù)測的灌溉日期、開閘時間以及未來10天土壤濕度變化圖。點擊“查看結(jié)果”，可以瀏覽歷次提交的灌溉預(yù)報結(jié)果。

有了這 “智慧水龍頭” 技術(shù)與微信小程序，農(nóng)民種春玉米輕松多啦！未來，它定能在更多農(nóng)田發(fā)光發(fā)熱，讓玉米 “喝飽水”，大豐收的歡笑聲，也將在北方田野上回蕩 。

參考資料：《全國農(nóng)業(yè)氣象適用技術(shù)匯編》——春玉米智能氣象節(jié)水灌溉適用技術(shù)

科學性審核：北京市氣象局氣候中心正高級工程師李秋月

撰文：李欣哲