基于P-M模型的南疆棉田智能灌溉系统的设计与试验

作     者：惠瑞晗 林丽 曹伟 张梦珂 林豪 姚帅 

作者机构：新疆农业大学水利与土木工程学院 

出 版 物：《新疆农业科学》 (Xinjiang Agricultural Sciences)

年 卷 期：2023年

学科分类：08[工学] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0901[农学-作物学] 

基　　金：新疆维吾尔自治区“十四五”重大专项“智慧灌区与现代农业产业绿色发展模式研究与示范”（2020A01003-4） 

主　　题：棉花 灌溉系统 产量 水分利用效率 

摘      要：【目的】为解决目前南疆地区棉花智能灌溉的需要，【方法】基于P-M模型设计了一套棉田智能灌溉系统，由数据采集节点、无线通信节点、云平台决策终端、灌溉应用节点四部分组成。数据采集节点的气象设备采集到数据后无线传输至云平台决策终端，终端基于P-M模型计算单次灌溉量，在指定的灌溉时间自动发出灌溉指令，灌溉应用节点接收指令开启阀门精确灌溉，土壤墒情变化由数据采集节点的墒情设备实时监测后无线传输到云平台展现；以本地传统灌溉模式作为对照(CK)，灌溉系统设置120%(W1)、100%(W2)和80%(W3)三种灌溉模式，在田间开展四个处理下的试验。【结果】三个试验组灌溉工作在无人为干预的条件下实现全智能化，系统有效精准执行灌溉指令；试验证明在灌溉水充足的情况下可选用W2模式，总耗水量较传统模式增加16.85%的情况下土壤含盐量下降13.65%，籽棉产量提高20.84%，水分利用效率提高3.41%，能够大幅提高产量的同时有效改善土壤环境；W3总耗水量较传统灌溉减少6.52%，土壤含盐量上升0.16%，盐渍化速度较传统灌溉模式变缓，籽棉产量提高11.18%，水分利用效率大幅提高，可达到兼顾提高产量与节水的效果。【结论】智能灌溉系统的有效性和可行性得到了实际验证，增加了灌溉系统的可选参数范围，为棉花智能灌溉的发展提供参考。