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【摘要】随着信息技术的超速发展和广泛应用，计算机技术在节水农业中的应用越来越深入，成为未来节水农业发展的方向和趋势。分析了我国发展节水农业的背景及意义，介绍了计算机在节水农业发展中的应用，主要包括：数据采集与分析、地下滴灌、智能化灌溉管理、自动化灌溉控制等。
【关键词】节水农业；灌溉；计算机；应用
我国是一个水资源匮乏的国家，走节水农业发展之路是必然选择。所谓节水农业（Water-Saving Agriculture），是指在水资源有限的情况下，根据不同作物的需水规律，运用各种先进的技术和措施，节约并高效率利用灌溉水的农业生产模式，其最终目的是实现农业生产经济效益、社会效益及生态效益的最大化。随着信息技术的超速发展和广泛应用，计算机技术在节水农业中的应用越来越深入，并成为了未来节水农业发展的方向和趋势。通过计算机模拟和控制，实现农业的节水型智能灌溉，科学、合理、高效地利用水资源，大力发展节水农业，达到农业水资源的可持续利用和管理之目的，实现人类社会和自然生态的和谐相处。
1.我国发展节水农业的背景及意义
虽然我国水资源总量丰富，但由于人口基数大，人均占有量严重贫乏，并且我国水资源的空间分布极不平衡，呈现“南多北少，东多西少，西北尤其缺”状况。据统计，中国淡水资源总量约为2.8×104亿立方米，占全球总量的6%，居所有国家的第4位，僅次于巴西、俄罗斯、加拿大，但人均淡水资源占有量仅2 250立方米，约为世界平均水平的25%，是全球人均淡水资源占有量最贫乏的十三个国家之一。随着人口的不断增加，预计到2030年我国的人均淡水资源量将降至1 760 立方米，接近国际公认的严重缺水警戒线（人均淡水资源量1 700立方米），形势不容乐观。
水是农业的命脉，我国农业生产用水总量为4.0×103亿立方米，占全国总用水量的70％左右，而灌溉用水量占到农业生产用水量的绝大部分（约为90％）。长期以来，受传统农业耕作模式和生产水平限制，我国农业灌溉用水存在浪费严重现象，利用率仅为45%，远低于农业发达国家的平均水平（70%～80%），特别是近年来我国农业生产中遭遇的严重干旱给我们敲响了警钟，例如在2010年年初，我国四川、广西、云南、贵州和重庆西南五省市地区遭遇严重干旱，部分旱区旱情持续时间长达5个月，耕地受旱面积达1.11亿亩，农作物绝收面积超过110万公顷，经济损失超过350亿元。因此，为了应对日趋严重的水资源短缺现状，必须改变现有的浪费严重的用水方式，大力发展抗旱节水新技术，走节水农业之路，使有限的水资源发挥出了最大的效益，这对于中国这样一个水资源短缺的农业大国尤为重要，是保证我国农业生产可持续发展的关键所在。
2.计算机在节水农业发展中的应用
2.1数据采集与分析
以计算机为工具，建立农田水资源利用的决策支持系统（Decision Support Systems，DSS），提高节水农业决策的科学化，它是实现处方农业、精确农业的核心。所谓DSS是指通过决策科学及相关学科的理论知识和数据、模型，以人机交互方式辅助决策者进行半结构化和非结构化决策的计算机应用系统，节水灌溉系统是一个典型的DSS能解决的问题，通过模拟作物的产量和需水过程的关系，预测农田土壤盐分及水分胁迫对产量的影响，制定农田科学的灌溉措施，实现适时适量的精确灌溉，降低灌溉用水量，提高水资源利用效率，达到节约和高效利用水资源之目的。农田灌溉DSS以支持模型运算必需的各种静态和动态数据的数据库和反映不同地区自然生态条件等作物栽培和用水管理经验知识以及具有知识推理机制的专家知识库作为基本信息支撑，通过总控程序构筑灌溉用水决策支持系统的运行环境，辅以友好的人机界面和人机对话过程，有效地实现了信息查询、用水管理和系统控制等主要操作功能。
2.2地下滴灌
地下滴灌技术(Subsurface Drip Irrigation，SDI)是指通过地埋毛管上的灌水器将农作物所需要的水、肥、药以均匀、缓慢、准确地渗入到作物根部的新型灌溉技术，尤其适合我国干旱的西北地区。地下滴灌具有显著的节水优势（采用地下滴灌方式水的利用率可达95% 以上），且有利于作物生长，提高农产品品质以及改善土壤环境等多方面优点。采用计算机灌溉系统，可以自动控制地下滴灌作业，主要是采用ADI压力补偿管理作业。该技术已被许多农业发达国家所应用，其主要设备ADI压力补偿滴灌管采用滴头双入口、宽流道、梯形迷宫式结构以降低水流压力，并与上部的弹性片配合调整流道的宽度，从而达到稳定出水口流量的目的，对提高节水效率非常明显。
2.3智能化灌溉管理
智能化灌溉管理是通过配备先进的监测系统、通信系统和数据处理系统，实现对气候的准确测量，自动确定是否需要进行灌溉，或由此确定何时进行灌溉等，自动发出信号，进行远距离遥控，实施灌溉作业。该系统完全依靠计算机自动操作和执行的，无需人为干涉，最大程度地实现自动化作业。通过监测设备得到的数据可以自动启动或关闭灌溉程序，如通过雨量计得到的数据，自动确定灌溉水量，通过土壤湿度计确定灌溉的深度。操作人员可以通过电话或计算机网络监视、查看、获得并控制正在发生的一切灌溉数据和动作，系统自动纪录所有发生过的事件的详细数据。操作人员和管理者根据过去发生的纪录数据，进行分析，做出相应的调整和决策，真正达到农业灌溉管理系统化和科学化。
2.4自动化灌溉控制
自动化的灌溉控制技术是指在无人干预的情况下，通过由计算机控制的中央灌溉管理系统，根据地块和作物的要求适时、适量进行自动灌溉的技术。这种自动化灌溉管理系统可通过反映作物需水的某些参量，预先编制好灌溉程序软件，灌溉机械自动地按照程序指令，按规定时间、不同地块要求，提供不同的灌溉水量。该系统加上遥控装置后，能够储存数据，通过个人计算机和通讯网络，实现远程灌溉控制和管理。■
【参考文献】
［１］山仑,黄占斌.节水农业［M］.北京:清华大学出版社.2000,6:106-107.
［２］李振.大力实施节水农业推进节水型社会建设［J］.节水农业.2008(4).
［３］徐林,李杨瑞,黄海荣.地下滴灌技术的研究进展［J］．广西农业科学.2008,39(6):800-804.
［４］许迪，康绍忠．现代节水农业技术研究进展及发展趋势［J］．高技术通讯，2002，12(12)：103-108.
［５］Dong mei dui，He yong．Design and Implementation of Intelligent Design Support System for Grain Postpreduction［J］.Transactions ofthe CSAE.2001(1)．
［６］周明耀.精确灌溉技术支持系统研究［J］.江苏农业研究.2001,22(4):70-73.
［７］邝朴生,蒋文科,刘刚,邝继双等.精确农业基础［M］．北京:中国农业大学出版社.
［８］程先军,许迪,张吴.地下滴灌技术发展及应用现状综述［J］．节水灌溉，1999，(4)：1 3-16．
［９］吴普特,冯浩,范兴科等.关于节水灌溉若干问题的思考［J］.农业高效用水与水土环境保护.2000:31-33.．
［１０］胡钢,宋培卿等.节水灌溉微机远程控制系统的设计［J］.计算机测量与控制，2002(11):700-737．
【关键词】节水农业；灌溉；计算机；应用
我国是一个水资源匮乏的国家，走节水农业发展之路是必然选择。所谓节水农业（Water-Saving Agriculture），是指在水资源有限的情况下，根据不同作物的需水规律，运用各种先进的技术和措施，节约并高效率利用灌溉水的农业生产模式，其最终目的是实现农业生产经济效益、社会效益及生态效益的最大化。随着信息技术的超速发展和广泛应用，计算机技术在节水农业中的应用越来越深入，并成为了未来节水农业发展的方向和趋势。通过计算机模拟和控制，实现农业的节水型智能灌溉，科学、合理、高效地利用水资源，大力发展节水农业，达到农业水资源的可持续利用和管理之目的，实现人类社会和自然生态的和谐相处。
1.我国发展节水农业的背景及意义
虽然我国水资源总量丰富，但由于人口基数大，人均占有量严重贫乏，并且我国水资源的空间分布极不平衡，呈现“南多北少，东多西少，西北尤其缺”状况。据统计，中国淡水资源总量约为2.8×104亿立方米，占全球总量的6%，居所有国家的第4位，僅次于巴西、俄罗斯、加拿大，但人均淡水资源占有量仅2 250立方米，约为世界平均水平的25%，是全球人均淡水资源占有量最贫乏的十三个国家之一。随着人口的不断增加，预计到2030年我国的人均淡水资源量将降至1 760 立方米，接近国际公认的严重缺水警戒线（人均淡水资源量1 700立方米），形势不容乐观。
水是农业的命脉，我国农业生产用水总量为4.0×103亿立方米，占全国总用水量的70％左右，而灌溉用水量占到农业生产用水量的绝大部分（约为90％）。长期以来，受传统农业耕作模式和生产水平限制，我国农业灌溉用水存在浪费严重现象，利用率仅为45%，远低于农业发达国家的平均水平（70%～80%），特别是近年来我国农业生产中遭遇的严重干旱给我们敲响了警钟，例如在2010年年初，我国四川、广西、云南、贵州和重庆西南五省市地区遭遇严重干旱，部分旱区旱情持续时间长达5个月，耕地受旱面积达1.11亿亩，农作物绝收面积超过110万公顷，经济损失超过350亿元。因此，为了应对日趋严重的水资源短缺现状，必须改变现有的浪费严重的用水方式，大力发展抗旱节水新技术，走节水农业之路，使有限的水资源发挥出了最大的效益，这对于中国这样一个水资源短缺的农业大国尤为重要，是保证我国农业生产可持续发展的关键所在。
2.计算机在节水农业发展中的应用
2.1数据采集与分析
以计算机为工具，建立农田水资源利用的决策支持系统（Decision Support Systems，DSS），提高节水农业决策的科学化，它是实现处方农业、精确农业的核心。所谓DSS是指通过决策科学及相关学科的理论知识和数据、模型，以人机交互方式辅助决策者进行半结构化和非结构化决策的计算机应用系统，节水灌溉系统是一个典型的DSS能解决的问题，通过模拟作物的产量和需水过程的关系，预测农田土壤盐分及水分胁迫对产量的影响，制定农田科学的灌溉措施，实现适时适量的精确灌溉，降低灌溉用水量，提高水资源利用效率，达到节约和高效利用水资源之目的。农田灌溉DSS以支持模型运算必需的各种静态和动态数据的数据库和反映不同地区自然生态条件等作物栽培和用水管理经验知识以及具有知识推理机制的专家知识库作为基本信息支撑，通过总控程序构筑灌溉用水决策支持系统的运行环境，辅以友好的人机界面和人机对话过程，有效地实现了信息查询、用水管理和系统控制等主要操作功能。
2.2地下滴灌
地下滴灌技术(Subsurface Drip Irrigation，SDI)是指通过地埋毛管上的灌水器将农作物所需要的水、肥、药以均匀、缓慢、准确地渗入到作物根部的新型灌溉技术，尤其适合我国干旱的西北地区。地下滴灌具有显著的节水优势（采用地下滴灌方式水的利用率可达95% 以上），且有利于作物生长，提高农产品品质以及改善土壤环境等多方面优点。采用计算机灌溉系统，可以自动控制地下滴灌作业，主要是采用ADI压力补偿管理作业。该技术已被许多农业发达国家所应用，其主要设备ADI压力补偿滴灌管采用滴头双入口、宽流道、梯形迷宫式结构以降低水流压力，并与上部的弹性片配合调整流道的宽度，从而达到稳定出水口流量的目的，对提高节水效率非常明显。
2.3智能化灌溉管理
智能化灌溉管理是通过配备先进的监测系统、通信系统和数据处理系统，实现对气候的准确测量，自动确定是否需要进行灌溉，或由此确定何时进行灌溉等，自动发出信号，进行远距离遥控，实施灌溉作业。该系统完全依靠计算机自动操作和执行的，无需人为干涉，最大程度地实现自动化作业。通过监测设备得到的数据可以自动启动或关闭灌溉程序，如通过雨量计得到的数据，自动确定灌溉水量，通过土壤湿度计确定灌溉的深度。操作人员可以通过电话或计算机网络监视、查看、获得并控制正在发生的一切灌溉数据和动作，系统自动纪录所有发生过的事件的详细数据。操作人员和管理者根据过去发生的纪录数据，进行分析，做出相应的调整和决策，真正达到农业灌溉管理系统化和科学化。
2.4自动化灌溉控制
自动化的灌溉控制技术是指在无人干预的情况下，通过由计算机控制的中央灌溉管理系统，根据地块和作物的要求适时、适量进行自动灌溉的技术。这种自动化灌溉管理系统可通过反映作物需水的某些参量，预先编制好灌溉程序软件，灌溉机械自动地按照程序指令，按规定时间、不同地块要求，提供不同的灌溉水量。该系统加上遥控装置后，能够储存数据，通过个人计算机和通讯网络，实现远程灌溉控制和管理。■
【参考文献】
［１］山仑,黄占斌.节水农业［M］.北京:清华大学出版社.2000,6:106-107.
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［５］Dong mei dui，He yong．Design and Implementation of Intelligent Design Support System for Grain Postpreduction［J］.Transactions ofthe CSAE.2001(1)．
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［９］吴普特,冯浩,范兴科等.关于节水灌溉若干问题的思考［J］.农业高效用水与水土环境保护.2000:31-33.．
［１０］胡钢,宋培卿等.节水灌溉微机远程控制系统的设计［J］.计算机测量与控制，2002(11):700-737．