摘要：节水灌溉、智能灌溉是现代农业发展的必然趋势，对促进农业增产增效、节约成本和保护生态环境有积极作用。本文将围绕智能灌溉技术的研究进展与实践要素简要论述，分析现阶段我国智能灌溉的技术要点、存在的问题，展望智能灌溉技术的未来发展，以其对智能灌溉技术的推广应用和农业生产降本增效有所参考。关键词：智慧农业；智能灌溉技术；发展趋势

我国是农业大国，面对新形势新挑战新问题，要持续发展现代农业，建设农业强国。农业农村部关于大力发展智慧农业的指导意见中明确提出，智慧农业是发展现代农业的重要着力点，也是建设农业强国的战略制高点。智慧灌溉作为智慧农业的一个重要组成部分，其基于自动化、数字化和智能化技术的应用，实现农业种植与管理过程中的按需灌溉，达到提高农业生产效率、减少水资源浪费、降低能耗和保护环境等多元化目标，满足现代农业发展需要。因此，研究和分析智能灌溉技术的推广应用有重要现实意义。

一、智能灌溉技术推广应用的优势分析

智能灌溉是基于物联网、传感器技术、大数据技术、自动化控制技术的现代农业灌溉系统，在农业生产效率和效益提升、节水降耗、保护生态环境等方面发挥重要作用，有助于夯实农业高效化、绿色化和现代化发展基础。

第一，节水高效。水资源短缺是制约农业发展的关键要素，沟灌、满灌等传统灌溉方式水资源利用率低（ 45% 左右），智能灌溉支持土壤湿度、温度、光照、蒸发量、降雨等环境参数的实时监测与分析，并根据农作物生长状况精准计算需水量，根据实际需求自动调节灌溉，与传统灌溉方式相比，可节水 30%～70% ；农户通过手机 APP 就可以实时查看农田状况及作物生长状况，远程调整灌溉计划，实现按需精准灌溉。

第二，提高农业生产效率与效益。通过按需精准灌溉，保障农作物关键生长期的用水需求，保证农作物长势良好、稳定生产，促进品质和产量提高；精准施肥与灌溉一体化，还减少了化肥流失；远程监控和自动化操作一定程度上节约了人工成本（节省 70%～90% 的人力投入）；精准灌溉还避免了因水分管理不当而引发的病虫害，间接提高农作物产量和品质，有关研究数据显示，精准控制灌溉量与精准施肥，可以将单位面积产量提高 30%～60% 左右。

第三，保护生态环境。智能灌溉在提高水资源利用率的同时，还降低了土壤盐碱化风险、水体污染风险。

二、现阶段我国智能灌溉的技术要点分析

智能灌溉是基于各种先进技术应用的一种农业灌溉系统，包括智能控制技术、计算机信息技术、智能传感技术、物联网技术、大数据技术等。

第一，智能控制技术。在智能控制技术的支持下，实时监测并评估农作物生长需求、环境状况，并结合灌溉经验等因素，进行自动浇灌。PLC 技术的结合应用，使智能灌溉控制系统的功能进一步优化，只需要结合灌溉设备的特点及实际运行需求，提前编写控制程序，并与控制设备连接，就能实现对灌溉设备的自动化控制、远程控制和自动监测，做到高效精准灌溉[1]。AI 算法（如模糊控制算法、神经网络算法和专家系统）的结合应用，帮助广大用户建立科学的分析模型，对农作物生长状况、用水需求、温度及湿度变化、蒸腾量等进行预测分析，精准控制灌溉时间和灌溉用水量，在农业种植与管理过程中只要灌溉时间一到，智能控制器就会自动发出信号，并远程控制电磁阀打开，使灌溉水流进入田间，当土壤湿度达到设定上限值时，就远程自动关闭电磁阀并停止灌溉[2]。

第二，物联网技术。基于物联网技术的智能灌溉系统一般包括感知层、网络层和应用层三个层级。其中，感知层主要由各种传感器、智能化采集设备和设施组成，如降水传感器、墒情传感器、温度和湿度传感器等，用于广泛获取农田数据（如土壤墒情、农作物生长状况和状态）、环境数据（如温度、湿度变化及降水情况等）。网络层主要由各种有线和无线通信网络、互联网和云计算平台等组成，用于实现感知层获取数据信息的高效传递和整合，为后续工作提供数据支撑与服务。应用层基于数据挖掘技术、云计算技术和AI 算法等先进技术的应用，对有关数据信息深入分析，帮助广大农户更好地了解农田状况、农作物生长状况和天气气候变化情况，评估和预测农业灌溉需求，协助其做出科学的灌溉决策[3]。

第三，大数据和云计算技术。大数据和云计算技术为智能灌溉提供了技术支持，支持智能灌溉系统实时采集和分析土壤湿度、气象、农作物生长等数据信息，挖掘灌溉规律和农作物蓄水特征，为广大农户做出科学的灌溉决策和种植决策提供数据支持；基于历史数据和实时监测数据，并结合AI 算法等的应用，可以建立一个功能更强大的智能灌溉决策模型，协助广大农户不断调整和优化灌溉策略，提前预警干旱、洪涝等气象灾害；在云计算技术的支持下，还能实现灌溉设备及运行参数的实时监测，支持远程调节和控制灌溉参数；基于大数据分析，能协助广大农户优化灌溉水资源分配，根据农作物类型、气象条件和气候变化等动态化调整灌溉计划[4]。

三、现阶段我国智能灌溉技术的推广应用现状分析

我国逐渐加大了智慧灌溉技术推广和应用的力度，其应用规模在持续扩大，随着政府补贴和技术成本的不断下降，预计2023 年将建成大规模智能化农田。目前，国家通过农业供给侧结构性改革、现代化规划等政策，累计投入超50 亿元支持智能灌溉研发，加速了智能灌溉技术的推广和应用；我国新疆、山东、河南等地区已经实现了智能灌溉技术的大规模应用，促进粮食单位面积产量提升 15% 左右、单亩节水量 20%～30% ，为农业可持续发展和绿色发展夯实基础。而且，数字化技术、人工智能技术等先进技术的发展和应用，促进智能灌溉技术水平显著提高，为农业经济高质量发展提供强有力的支持。例如，专家系统控制技术、物联网传感器和大数据分析等核心应用取得了突破性进展，逐步实现了按需供水、精准灌溉，使节水效果更显著。此外，应用场景不断扩大，覆盖农田水利工程、城市园林灌溉、智慧农

场等。

但是，现阶段我国智能灌溉技术的推广和应用也面临多方面问题和挑战，具体表现在以下几方面：一是，区域发展不平衡，我国粮食主产区智能灌溉的普及率和覆盖率相对比较高，但经济条件较差的农村地区普及率低，受限于高成本（初期设备投入高，每亩地约 1000～1500 元）和操作技术（后续运行和使用过程中需要专业维护和技术支持，很多农户缺乏这方面的专业知识和技能，导致操作能力不足）。二是，尽管我国智能灌溉技术在不断突破，但专家控制系统等核心技术仍与国外一些国家存在差距，需要继续加大研发投入，促进智能灌溉系统不断优化升级；而且，智能灌溉技术在我国的推广和应用还存在适应性问题，主要是因为我国地域广、气候条件和土壤条件差异大、农业种植结构和农业生产管理水平也存在明显差异，但某些智能节水灌溉系统研发设计时未能充分考虑这些差异，进而诱发适应性问题，如风沙较大的地方，风沙侵袭可能影响智能传感器数据采集的准确性，土壤盐碱化高的地区，土壤湿度测量时可能受盐分干扰，使测量结果偏差大[5]。三是，数据管理与应用能力不足也是制约智能灌溉技术推广和应用的关键要素，由于部分地区缺乏系统完善的数据管理平台，相关人员数据分析与数据挖掘能力不足，进而影响智能灌溉系统作用的发挥和灌溉决策优化。第四，技术服务体系有待完善，一些偏远地区缺乏专业化、能力强的技术服务人员和完善的技术服务保障体系，导致智能灌溉系统操作中的一些问题无法有效处理。

四、智能灌溉技术发展和应用的趋势分析

推动智能灌溉技术发展和应用是必然趋势，为切实满足农业现代化与智慧农业、绿色农业发展需求，未来还需要推动智能灌溉技术持续向“智能感知、精准控制、生态友好、远程管理”方向发展，坚持技术创新与集成、数据驱动决策支持。第一，技术创新与集成。继续加大专家控制系统等核心技术的研发，并促进先进的传感器、数据分析算法和专家控制系统等有效集成，支持实时监测土壤湿度、气象条件等参数，以及构建功能更加强大的数据模型，在此基础上实现自动调整灌溉计划、按需灌溉和精准灌溉；结合无线通信技术，通过手机APP、远程监测工具等随时随地监测智能灌溉系统的运行情况、运行参数，结合AI 算法，实时检测系统故障和异常情况，协助维护工作高效开展，并根据农作物生长阶段和需水特征自动调节灌溉参数，支持精准灌溉、持续稳定灌溉，切实满足农作物不同生长阶段的水分需求；与无人机、智能农机等深度融合，形成“天空地一体化”智慧农业体系，助力农业经济高质量发展。第二，数据驱动决策支持。通过机器学习、深度学习算法等先进技术的应用，对大数据进行深度挖掘和分析，实现对农作物需水情况的精准预测，在此基础上优化灌溉方案，实现水资源的节约和灌溉效率的提高；结合数字孪生技术的应用，构建虚拟农田模型，对灌溉计划的实施效果等进行模拟分析，促进方案优化和灌溉效果提升；协助广大农户根据实时的水资源供应情况、农作物生长需水量智能分配和调整灌溉水量，既达到节约用水的目标，也有效降低对生态环境的影响。

推动智能灌溉技术发展和应用，不仅要解决技术方面的难题，还需要着力解决区域不平衡、成本高、农户技术能力不足等方面的问题。对此，可以通过先试点、后推广的模式，由专家系统深入分析当地的气候环境和土壤条件等，选择适合的农作物，之后按照农作物种类科学规划农田（包括农田面积、类别、道路、管网等），为大规模应用智能灌溉系统创造良好条件，从而实现技术成本的降低。其次，国家政策上要大力支持，对购买、使用智能节水灌溉技术的农户和农业生产主体给予补贴（如购机补贴）和税收优惠，用于降低设备使用成本，并促进农户使用智能灌溉技术的积极性提高。此外，要着力于提高技术适应性，在智能灌溉技术研发和设计时，综合考虑我国不同地区的气候环境条件、土壤类型和农作物种植结构等的差异性，确保能满足各地区实际需求，并取得良好应用效果。认真做好技术推广服务工作，面向广大农户教授智能灌溉技术操作和使用的原理、方法，教授故障检修和维修的一些简单技术和方法，并建立相对完善的服务体系，由专业的人员指导智能灌溉技术操作、解决各种售后问题及维修管理问题等，促进广大农户对智能灌溉技术的接受度提高。

五、结语

智能灌溉技术的发展和应用，一定程度上推动了农业生产与管理模式改变，促进农业生产效率提高和资源节约、成本降低。随着科技的不断发展和创新，我国智能灌溉技术将进一步升级和完善，支持农作物生长状况的实时监测与评估分析、按需灌溉、自动化灌溉和远程控制等，满足现阶段农业灌溉需求。未来，还要继续加大智能灌溉技术的研发和投入，并构建完善的技术推广与应用体系，助力我国农业现代化建设和农业经济高质量发展。

参考文献：

[1]韩欣宇.关于农业智能灌溉技术要点探讨[J].河南农业,2023(23):62-64.

[2] 周安鹂, 陈昌文, 陈敏敏. 农田智能灌溉技术发展现状及展望[J]. 现代农业装备,2022(2):75-78.

[3]贺国祥,邸桂松,孙兴华,等.大田智能灌溉技术研究现状及发展趋势[J].河北农机,2022(7):7-9.

[4]张功.农业智能灌溉技术应用现状及推广应用[J].河北农机,2023(17):70-72.

[5]赵天禹.农田智能灌溉技术发展现状及展望[J].今日农业,2023(14):38.