宁夏：灌溉“科技”“狠活”助力实现节水增产

“这条小道就是一个分界线，路的东边是我们的试验田，西边是常规田，这里的土壤和地质特点都是根据汉延渠灌域1:1设置的，虽然两者看起来没什么差别，但节约的水和农作物的产量却是大相径庭……”

9月24日上午，在水利部中国灌溉试验宁夏中心站里，宁夏大学教授朱磊课题组博士生孙伯颜正在介绍基于“天空地”一体化作物水分诊断与智能灌溉应用研究成果。

什么是“天空地”一体化作物水分诊断与智能灌溉？如何能实现节水增产？这里面有什么“科技”与“狠活”？

今年以来，宁夏水利科学院立足宁夏“四水四定”工作要求，针对宁夏灌区农业水资源管理粗放、智能化灌溉决策不足、灌溉管理水平偏低等问题，联合宁夏大学朱磊教授团队开展了基于“天空地”一体化作物水分诊断与智能灌溉应用研究，形成了低成本智能化且适用于宁夏农场尺度的“天-空-地”一体化农情监测技术体系，构建了适用于宁夏主要粮食作物的生长数据同化模型，研发了基于数据同化模拟的智慧灌溉决策系统和基于大数据的宁夏特色智慧灌溉与农业信息化平台，实现了农田灌溉数字感知、智能决策和精准控制。

“为了确保科研成果的精准度，我们以汉延渠数字孪生灌域为实验对象，打造了1:1的试验田，如果科研成果顺利，不仅能实现节水增效，也会实现数字孪生从出水口到田间地头，打通宁夏数字孪生灌域‘最后一公里’。”宁夏水科院灌溉管理所所长周乾说。

建立模型、作物种植、“天空地”监测……在作物长达100天的生长期里，科研团队利用数学会式对作物生长发育和生物量形成过程进行综合性和系统性的表达并借助于计算机编程技术实现对前述过程动态模拟，通过对区域作物发育阶段、土壤特性的精确解析，得到作物实时的耗水量，指导现实灌溉，从而提高水分生产效率。

但作物生长模型的构建会对现实的部分复杂情况进行简化，本身具有一定的不确定性，直接使用模型会导致模拟结果产生一定的失真。科研团队通过数据同化算法，整合现实观测数据和模型模拟数据，对模型进行持续的动态校准，减弱模型的不确定性。并利用校准后的模型来预测作物未来的需水量，同时结合未来的天气预报数据，和多目标粒子群优化算法和强化学习两种优化算法，实现灌溉量和灌溉时间的智慧化动态决策。

同时，科研团队还基于卫星-无人机一地面即天空地一体多尺度多层次获取现实观测数据，建立基于大数据的智慧灌溉平台，通过该平台，根据接入的卫星遥感数据、无人机数据、地面移动端数据、气象站数据以及灌溉数据，对田块各项指标进行模型预测，指导后续的农业生产。

“从测产结果来看，每亩地用水218方水，用水量大概减少了10%，产量从3.5吨提高了4.5吨每亩。水分生产效率由以前的每方水16千克提高到22千克，说明我们这一步走得很成功。而且，它不仅适用于玉米，其他作物也可以，即便是高效节灌农田，也具有节水增产效果，这在全国乃至全球都属于较先进的。”孙伯颜说。

“科技”与“狠活”，不仅提高了作物灌溉水利用效率和效益，提升了农业灌溉智能化管理水平，同时为加快发展农业和水利新质生产力，引领推进新阶段水利高质量发展和农业现代化做出了示范。下一步，宁夏水科院将深入实施成果转化，努力让这项科研成果转化为提高水资源高效利用、支撑“四水四定”示范区建设的智慧力量。（记者  杨泠然  文/图/视频）

时间：2024-09-26       来源:宁夏新闻网

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