3月14日,河北省石家莊市欒城區天亮合作社采用桁架式灌溉機進行節水噴溉,促進冬小麥返青。新華社發(張曉峰攝)
三月春光里,河南省輝縣市麻小營村麥田青青,一片盎然生機。
五豐合作社社長孫紹臣輕輕點擊手機屏幕,汩汩清流就從高標準農田智能水肥一體機中流出,順著地下輸水管涌向農田,最終通過滴灌帶“喂”到小麥根系。“用上了高效節水灌溉設施,每畝能省水20%、節肥15%,還能省人工,產量也更高呢!”望著連綿的百畝農田,他的笑容里透著踏實。
今年的3月22日至28日是第三十八屆“中國水周”。我國農業水資源時空分布不均,部分地區曾一度面臨“水不夠”“澆地難”問題。如今,全國耕地灌溉面積已達10.75億畝,灌區現代化改造、高標準農田建設和智慧灌溉技術一道,構建起農業用水的“脈管系統”。看,“水源到地頭、用水有高標、集約出實效”的場景正成為農田里的新常態、新圖景。
現代化灌區建設打出組合拳
在河北省石家莊市石津灌區調度中心,電子屏上跳躍著總干渠沿線的實時數據——水位、流量、閘位、視頻監控畫面一覽無余。調度人員李子瀟結合基層單位提交的用水申請,與總調度團隊快速研判后,向上游黃壁莊水庫精準下達增(減)水指令,并通過監測模塊動態掌握灌溉進度。“從水量預報到動態配水,數字平臺讓調度效率明顯提升。”李子瀟說。
一百多公里外的衡水市趙圈鎮,石津灌區北圈灌溉站站長田國華正通過“測墑平臺”監測田間墑情。“過去澆地靠經驗,現在靠數據!”他滑動手機屏幕,通過“石津慧灌”App與王家井管理處實時聯動,精準了解徐灣分干10余萬畝農田的用水周期,科學填報用水計劃。具有近百年歷史的石津灌區,借力現代化改造煥發新生:工程提檔升級,數字孿生賦能,灌區供水保障能力明顯提升,灌溉周期由35天以上縮短為25天,巡護管理費用明顯降低,年均節水可達4200萬立方米。
這樣的變革正在全國展開。近年來,全國灌區“破壁清障通末梢”。2024年,中央投入超1000億元支持1300余個灌區開展現代化改造,襯砌渠道、新建量測水設施,有力提高了灌溉保障能力和節水灌溉水平。
在安徽省淠史杭灌區,數字孿生技術構建“空天地”立體監測網絡,使配水方案生成時間由數天縮短至數分鐘;河南省人民勝利渠灌區通過智能監測與自動化量測技術,實現樞紐遠程管控、渠道流量實時追蹤及用水精準計量;江西省袁惠渠灌區以數字化平臺整合現代化管理手段實現渠道暢通、按需配水,破解30萬畝農田末端灌溉難題……
“現代化灌區建設打出了一套組合拳。”中國水利水電科學研究院水利研究所所長張寶忠說。
高標準農田建設實現水土資源高效協同
在內蒙古巴彥淖爾市,高標準農田標準化建設示范區創新應用黃河水澄清滴灌水肥一體化技術,通過三級沉淀池凈化泥沙,配合智能滴灌設備實現每畝增糧200斤,增效300元;在浙江金華婺城區,當地建設集中連片高標準農田,強化農業節水技術措施,大力推廣應用低壓管道灌溉、噴灌、滴灌等高效節水灌溉技術,年節約水量約80萬立方米,灌溉水利用率提高10%……
數據顯示,截至2023年年底,全國已建成高標準農田超10億畝。其中,高效節水灌溉面積達4.1億畝,通過實施渠道防滲、噴滴灌等工程,農田灌溉水有效利用系數從2014年的0.530提高到2023年的0.576,全國耕地實際灌溉畝均用水量由402立方米下降到347立方米,單方灌溉水的糧食生產力從1.58千克增加到1.80千克以上。
“高標準農田的灌溉不是簡單地修渠引水,而是通過技術與工程綜合應用實現水土資源的高效協同。”西北農林科技大學科學技術發展研究院院長趙西寧指出,我國已形成分區施策、系統治水的高標準農田建設格局。
北方平原突出規模化節水和地下水超采治理,構建“深渠密網”輸配水系統;南方丘陵聚焦智能排灌和生態水系,破解“旱澇急轉”難題;西北干旱區創新集雨補灌與鹽堿地改良,黃淮海平原構建洪澇旱漬協同防控……“通過‘一區一策’的系統治水,高標準農田將水資源剛性約束轉化為了保障糧食安全的核心基礎設施。”趙西寧說。
農田灌溉科技成色在不斷提升
“過去我們總想著怎么多找水,現在則聚焦如何讓每滴水創造更多價值。”中國農業科學院農田灌溉研究所(以下簡稱“灌溉所”)所長王景雷的一番話,折射出農田灌溉科技成色的不斷提升。
在中國農業科學院新鄉綜合試驗基地,記者看到,2560組傳感器深埋于不同土層,持續記錄著土壤、作物和環境之間互相反饋的過程,也藏著灌溉科技的核心突破:冬小麥拔節期日均需水量數據,玉米抽雄期氮肥吸收效率與溫度的關聯函數,棉花根系在鹽堿脅迫下的自適應規律……這些凝聚數十年科研積淀的底層數據,是破解農田“澆多少、何時澆、怎么澆”難題、推動農技農藝深度融合的關鍵。
正值小麥春灌關鍵期,河南省新鄉縣七里營鎮的高標準農田示范地塊上空,搭載著北斗導航的大型噴灌機正沿設定軌跡行進。
記者發現,不同區域的噴頭水花形態各異。“這是中心支軸式噴灌機地角臂系統在做決策”,灌溉所副研究員陳震介紹,系統通過無人機遙感、土壤墑情傳感器與云端人工智能模型編織成智慧網絡,結合作物水分需求信息自動生成灌溉作業處方圖,使噴灌機能根據差異調節噴灑量實現精準灌溉,與傳統漫灌相比能節水30%~50%、節肥10%~15%。
“當前灌溉裝備創新已從單一設備改進轉向系統性技術重構。”王景雷表示,這一轉型通過構建“土壤—大氣—作物”多維傳感網絡、建立智慧灌溉動態模型、研發多功能快速響應的智能灌溉裝備得以實現。
中國工程院院士、中國農業大學教授康紹忠指出:“應發展智慧節水技術,打造智慧高水效農業,藏糧于水,藏水于技。”
的確,在新質生產力驅動下,農田裝上了“神經系統”,作物會“說話”,田地能“思考”,裝備懂“應變”,一場以數據為基、智能為核的轉變,正推動農田灌溉變革躍升。