湯玲迪，袁壽其*，劉俊萍，邱志鵬，馬駿，孫向陽，周傳國，高志俊

（1． 江蘇大學國家水泵及系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212013； 2． 江蘇華源節(jié)水股份有限公司，江蘇 徐州 221100； 3． 安徽艾瑞德農(nóng)業(yè)裝備股份有限公司，安徽 蕪湖 241070； 4． 北京德邦大為科技股份有限公司，天津 301802； 5． 沃達爾（天津）股份有限公司，天津 301600； 6． 江蘇旺達噴灌機有限公司，江蘇 常州 213151）

中國是水資源最匱乏的國家之一，水資源時空分布極不均勻，農(nóng)業(yè)用水占全國總用水量約62.4%[1]，因此，農(nóng)業(yè)節(jié)水是促進水資源可持續(xù)利用和保障國家糧食安全的重大戰(zhàn)略舉措.噴灌是一種農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)，不僅能改善田間小氣候，促進作物生長發(fā)育[2]，而且對鹽堿地也具有良好的淋洗作用[3]，并可利用沼液等有機水肥進行灌溉[4]，因此，噴灌技術(shù)與其他高效節(jié)水灌溉技術(shù)相比具有不可替代的作用.噴灌機是實現(xiàn)噴灌技術(shù)的載體，主要有大型噴灌機、中型噴灌機和固定/半固定輕小型噴灌機組三大類型.近10 a來，中國學者從不同角度綜合分析了中國灌溉裝備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[5]，還有學者分別分析了大型噴灌機、卷盤式噴灌機和輕小型噴灌機各自的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[6-8].但隨著農(nóng)業(yè)機械化、智能化的快速發(fā)展，需要提出適合中國國情、區(qū)域資源條件和不同農(nóng)作物的噴灌機發(fā)展策略.

1 噴灌應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 噴灌應(yīng)用面積

截至2020年的水利數(shù)據(jù)統(tǒng)計[1]，中國噴灌應(yīng)用面積10 a變化分析見表1.由表1可知，到2020年，中國噴灌面積Si達461.356億m2，比10 a前增加了1.52倍，其中，“十二五”期間和“十三五”期間全國噴灌面積分別新增23.8%和23.1%，全國節(jié)水灌溉面積Sws分別新增13.7%和21.7%，噴灌面積與節(jié)水灌溉面積新增占比分別為19.2%和12.9%.

目前，中國東北地區(qū)噴灌面積最大，占全國總噴灌面積47.0%，其中黑龍江省貢獻率最大，占東北地區(qū)噴灌面積35.3%.其次是華北地區(qū)，占全國總噴灌面積22.5%.噴灌技術(shù)應(yīng)用主要集中在北方地區(qū)，覆蓋了中國糧食主產(chǎn)地.第三是華東地區(qū)，占全國總噴灌面積13.2%.可見，噴灌技術(shù)應(yīng)用的區(qū)域發(fā)展差距較大，北方地區(qū)耕地面積大，農(nóng)作物主要是大田主糧作物，適合大、中型行走式噴灌機作業(yè)；南方地區(qū)地塊散而小，農(nóng)作物主要是果蔬茶等經(jīng)濟作物，適合輕小型噴灌機應(yīng)用.

表1 中國噴灌技術(shù)應(yīng)用面積20 a變化分析

1.2 節(jié)水灌溉面積對比

中國灌溉面積包括耕地、林地、果園、牧草和其他灌溉面積，近10 a來節(jié)水灌溉面積與灌溉面積的占比從43%增加到近50%，節(jié)水灌溉仍有50%的發(fā)展空間.節(jié)水灌溉包括噴灌、微灌、低壓管灌和其他灌溉方式.根據(jù)中國大陸7個大區(qū)分布，節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用具有明顯的區(qū)域特征：東北以噴灌為主，占全國噴灌總面積47.0%；西北以微灌為主，占全國微灌總面積60.3%；華北以低壓管灌為主，占全國低壓灌溉總面積36.9%;華東以渠道及其他灌溉為主，占全國其他灌溉總面積40.6%.總體上高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用面積偏低，噴灌技術(shù)應(yīng)用占比僅為12%，與歐美發(fā)達國家相比存在較大差距.

2 噴灌機研究現(xiàn)狀與進展

2.1 發(fā)展回顧

20世紀20年代，蘇聯(lián)發(fā)明了自動旋轉(zhuǎn)噴頭和遠射程噴灌設(shè)備，并將固定或半固定式噴灌系統(tǒng)應(yīng)用于農(nóng)田灌溉；20世紀30至70年代，美國推出了具有灌溉管理成本低、自動化程度高、適應(yīng)大片平整土地等優(yōu)點的滾移式噴灌機、圓形噴灌機和平移噴灌機；20世紀70年代，歐洲推出了具有適應(yīng)性強、機動方便的卷盤式噴灌機.歐美發(fā)達國家噴灌面積占節(jié)水灌溉面積均超過50%.

中國的噴灌技術(shù)是從20世紀50年代開始，歷經(jīng)引進、探索、發(fā)展、停頓和再發(fā)展5個階段.20世紀70和80年代，研究人員開發(fā)了系列輕小型噴灌機組，適應(yīng)了中國當時農(nóng)村經(jīng)濟體制和散小農(nóng)田的灌溉.為適應(yīng)大田作物機械化灌溉，20世紀80年代又通過引進、消化、吸收，開發(fā)了大型圓形噴灌機和平移噴灌機、中型卷盤式噴灌機和滾移式噴灌機，但限于各種原因，發(fā)展速度較慢，保有量嚴重不足.2010年以前，噴灌仍以輕小型噴灌機為主，市場占有率達70%以上.

直到2010年以后，大、中型噴灌機的發(fā)展進入快速增長期，“十二五”和“十三五”期間，噴灌面積分別新增23.8%和23.1%.目前，國內(nèi)的卷盤式噴灌機保有量達10 多萬臺套，大型噴灌機保有量1.8萬多臺套，輕小型噴灌機保有量約40萬臺套，形成了以卷盤式噴灌機、大型噴灌機和輕小型噴灌機為主流噴灌裝備的格局，基本適應(yīng)了中國不同區(qū)域不同作物對噴灌裝備的需求.

2.2 類型和特點

國內(nèi)外主流噴灌裝備習慣上分為大型中心支軸式（圓形）和平移式噴灌機、中型卷盤式和滾移式噴灌機、輕小型固定式/半固定式噴灌機.但大中小概念很難界定，比如卷盤式噴灌機已經(jīng)有輕小型機型，圓形和平移噴灌機也可以中型化，因此，將噴灌機分為行走式和固定式2大類型更有實際意義.行走式噴灌機更適合機械化灌溉，減少了大量勞動力，提高了灌溉作業(yè)效率.各種噴灌機類型如圖1所示，功能特點見表2.

表2 各種噴灌機功能特點

2.3 研究進展與發(fā)展趨勢

2.3.1 卷盤式噴灌機

卷盤式噴灌機機動靈活、維護方便、適合大中小不同地塊規(guī)模，是中國近10 a發(fā)展最快的噴灌機種類.目前，龍頭企業(yè)江蘇華源節(jié)水股份有限公司已研發(fā)出新型高效水渦輪、永磁直流電動機和液壓馬達3種驅(qū)動的共3個系列50多種規(guī)格，月產(chǎn)能達到800臺套.骨干企業(yè)有江蘇新格灌排設(shè)備有限公司、江蘇旺達噴灌機有限公司、徐州大有灌排設(shè)備有限公司、徐州泰豐泵業(yè)有限公司等，骨干企業(yè)主要集中在江蘇徐州.激光切割機、機器臂焊接等現(xiàn)代加工裝備被企業(yè)廣泛采用，實現(xiàn)了新一代卷盤式噴灌機的產(chǎn)業(yè)化，市場占有率達70%，噴灌面積占總噴灌面積的50%左右.

在江蘇大學、西北農(nóng)林科技大學、中國灌溉排水發(fā)展中心、中國農(nóng)業(yè)大學等國內(nèi)高校院所長期努力下，卷盤式噴灌機制造過程中的“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)獲得了重大突破，整體技術(shù)達國際先進水平.中國自主優(yōu)化的高效水渦輪已完全替代早先引進的第一代水渦輪，效率指標領(lǐng)先國外[9].光伏電驅(qū)動技術(shù)指標[10]、噴灌均勻性控制與預測技術(shù)[11-12]、折疊噴灑臂技術(shù)、驅(qū)動-傳動優(yōu)化匹配技術(shù)[13]等達到國際先進水平.自主研發(fā)的卷盤式噴灌機典型研究成果如圖2所示.

卷盤式噴灌機由于使用噴槍進行噴灑作業(yè)，需要一定的壓力才能覆蓋一定的噴灑面積，同時還有輸水卷管及水渦輪的附加水力損失，所以能耗問題始終是卷盤式噴灌機長期面對的難題.因此，多能互補混合驅(qū)動技術(shù)、全工況驅(qū)動與傳動系統(tǒng)調(diào)控技術(shù)、寬幅桁架噴灑臂及低壓微噴頭、變量灌溉技術(shù)應(yīng)用、提高PE輸水管力學性能和減少壁厚及質(zhì)量、基于灌水決策的機載物聯(lián)網(wǎng)控制器、云水肥管理平臺等將是下一代卷盤式噴灌機的研發(fā)重點.

此外，卷盤式噴灌機將向輕小型化及智能人化方向發(fā)展，以適應(yīng)不同土地規(guī)模，特別是小散地塊、丘陵山區(qū)果蔬茶等經(jīng)濟作物的無人水肥藥靶向同步噴施.

2.3.2 圓形和平移噴灌機

圓形噴灌機和平移噴灌機習慣上都稱為大型噴灌機，圓形噴灌機也稱中心支軸式噴灌機，占大型噴灌機的90%，噴灌面積占總噴灌面積的14%左右[6].國內(nèi)有現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司、安徽艾瑞德農(nóng)業(yè)裝備股份有限公司、沃達爾（天津）股份有限公司、德邦大為（天津）灌溉裝備有限責任公司、滄州華雨灌溉設(shè)備有限公司、大連雨林灌溉設(shè)備有限公司等骨干企業(yè).

在中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院、中國農(nóng)業(yè)大學、中國水利水電科學研究院、西北農(nóng)林科技大學、江蘇大學等國內(nèi)高校院所的長期研究下，通過引進、消化、吸收，已基本掌握了圓形和平移噴灌機關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了整機國產(chǎn)化，打破了國外技術(shù)壟斷，整體技術(shù)達到國際先進水平.噴頭配置和行走控制技術(shù)[14-15]、變量噴灌技術(shù)[16-17]、水量分布特性預測與仿真技術(shù)[18-19]、平移噴灌機定位與導航技術(shù)[20-21]、水肥一體化技術(shù)[22-23]等居國際先進水平.典型研究成果如圖3所示.

大型噴灌機是長期停留在田間的灌溉裝備，隨時可以啟動作業(yè)，自動化程度較高，因此，基于大型噴灌機平臺，實現(xiàn)大型噴灌機多功能化將是其發(fā)展方向.除了已有的水肥一體化功能外，在衛(wèi)星定位和導航技術(shù)的支持下，圓形和平移噴灌機將合為一體，形成適應(yīng)多種地塊形狀的圓平噴灌機[24]；在噴灌機桁架上附加往復滑動施藥系統(tǒng)，實現(xiàn)植保功能等等.

2.3.3 滾移式噴灌機

滾移噴灌機是一種半行走半固定的噴灌機類型，與圓形、平移和卷盤噴灌機相比，自動化程度較低，在噴灌機市場的占有率不高，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較慢，研究也相對較少.制造企業(yè)有現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司等.

中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院較早地開展?jié)L移式噴灌機引進、消化、吸收的研究工作[25]，近來東北農(nóng)業(yè)大學也開展了相關(guān)研究[26-27].

滾移式噴灌機應(yīng)用的主要難點是自動化程度低，在完成一次定點噴灌作業(yè)后，移位到下一個位置前和到位后，需要人工將支管與干管的供水栓脫離和連接，因此，研究解決支管和干管供水栓自動連接問題是滾移式噴灌機今后的發(fā)展方向.

2.3.4 輕小型噴灌機

輕小型噴灌機是中國傳統(tǒng)的噴灌機型，“十二五”以前噴灌以輕小型噴灌機為主，長期以來為中國農(nóng)業(yè)節(jié)水和抗旱發(fā)揮了重要作用.目前國內(nèi)骨干企業(yè)有江蘇旺達噴灌機有限公司、江蘇國農(nóng)泵業(yè)有限公司、常州金壇天鵝噴灌機械有限公司等，江蘇常州是輕小型噴灌機企業(yè)的主要集聚地.

江蘇大學等國內(nèi)高校院所對中國輕小型噴灌機關(guān)鍵技術(shù)開展了長期研究. 20世紀70和80年代，主要針對噴頭、噴灌均勻性、機組配套等進行研發(fā)，先后完成了PY1搖臂噴頭全國聯(lián)合設(shè)計和PY2搖臂噴頭系列研發(fā)；“十五”和“十一五”期間，獨創(chuàng)了隙控式射流噴頭，開發(fā)了射流式自吸泵及低能耗機組，探索了非圓形域噴灑方法及噴頭結(jié)構(gòu)等；“十二五”期間，完善了變域變量噴灑方法與噴頭結(jié)構(gòu)，獨創(chuàng)了噴滴灌兩用機組等，形成了低能耗變量輕小型噴灌機組；“十三五”期間，自主優(yōu)化的低壓旋轉(zhuǎn)噴頭性能優(yōu)于國外，研發(fā)了無蓄電池太陽能抽水系統(tǒng)，發(fā)明了新型負壓反饋射流噴頭及水藥一體微噴頭等，形成了中國新型綠色輕小型噴灌機組.新型輕小型噴灌機典型研究成果如圖4所示.

目前，輕小型噴灌機的市場占有率受卷盤式噴灌機和大型噴灌機的沖擊很大，但在低壓管灌、抗旱、散小地塊丘陵山區(qū)和設(shè)施農(nóng)業(yè)灌溉時仍發(fā)揮很大作用.新能源水泵、低壓噴頭、水肥一體化設(shè)備、智能化是固定噴灌系統(tǒng)今后的發(fā)展方向.

2.3.5 總結(jié)

從以上噴灌機研究進展可以看出，在土地規(guī)?；潭容^高但農(nóng)村勞動力缺乏的情況下，自動化程度較高的圓形噴灌機、平移噴灌機和卷盤式噴灌機發(fā)展較快，因而這3種類型的噴灌機的研究熱度也較高.新一代卷盤式噴灌機設(shè)計理論、關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品的創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化成果顯著，但需要進一步降低能耗、提高智能化水平和應(yīng)用模式創(chuàng)新等.圓形和平移噴灌機整機已實現(xiàn)國產(chǎn)化，智能變量噴灌、水肥一體化技術(shù)的理論與應(yīng)用成果豐碩，但關(guān)鍵核心部件的設(shè)計理論及自主創(chuàng)新仍顯不足，在水資源不足、土地規(guī)模不大和管理水平不高的地區(qū)推廣應(yīng)用，仍有很大局限性.輕小型噴灌機自主創(chuàng)新了眾多的新技術(shù)和新產(chǎn)品，形成了新型綠色輕小型噴灌機，但成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化相對薄弱.滾移式噴灌機有待加大自主創(chuàng)新力度，提升自動化程度，加快產(chǎn)業(yè)化步伐.在行走式噴灌機的田間管理與應(yīng)用模式中，隨著農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展，多功能智能灌溉機器人將迎來新的發(fā)展機遇.

3 噴灌機發(fā)展思考

3.1 資源環(huán)境約束與挑戰(zhàn)

水資源短缺已成為全球糧食安全的主要制約因素.中國降水時空分布不均，受季風氣候及地勢的影響，降水量呈南多北少、東多西少的基本格局.而且華北平原區(qū)地下水嚴重超采，形成160 余個地下水超采區(qū).北方地區(qū)僅利用全國1/5的水資源，卻生產(chǎn)全國一半以上的糧食，承擔巨大的資源和環(huán)境壓力.

康紹忠院士[28]提出，糧食安全的水資源保障應(yīng)包括水資源的合理配置與高效供給、水資源的農(nóng)業(yè)高效利用、 水污染防治和保護、應(yīng)對極端氣候災害的水資源保障等方面.因此，在資源環(huán)境強約束挑戰(zhàn)下，應(yīng)綜合人口、資源、環(huán)境、耕地、種植結(jié)構(gòu)、成本等多種因素，選擇符合實際的節(jié)水灌溉技術(shù).

3.2 發(fā)展機遇

3.2.1 國家戰(zhàn)略和政策引導

2022年中央一號文件和國家“十四五”規(guī)劃綱要提出“2022年建設(shè)高標準農(nóng)田1億畝，累計建成高效節(jié)水灌溉面積4億畝”[29]和 “新建高標準農(nóng)田2.75億畝，其中新增高效節(jié)水灌溉0.6億畝”的目標.要求“發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)和旱作農(nóng)業(yè)”“深入實施農(nóng)藥化肥減量行動”[29]，治理農(nóng)膜污染，“支持將符合條件的鹽堿地等后備資源適度有序開發(fā)為耕地”[30].《全國高標準農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃》提出,“到2030年建成12億畝高標準農(nóng)田”“將高效節(jié)水灌溉與高標準農(nóng)田建設(shè)統(tǒng)籌規(guī)劃、同步實施，完成1.1億畝新增高效節(jié)水灌溉建設(shè)任務(wù)”[31].

國家為農(nóng)業(yè)節(jié)水的發(fā)展提供了政策保障和難得機遇，同時，對節(jié)水灌溉裝備研發(fā)提出了更高、更全面的要求.

3.2.2 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展機遇

智慧農(nóng)業(yè)是通過現(xiàn)代信息技術(shù)和智能裝備等與農(nóng)業(yè)深度跨界融合，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性化服務(wù)的全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式.智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技競爭的制高點，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向.美國、德國、英國、日本等國家的農(nóng)業(yè)智能裝備研究與應(yīng)用發(fā)展迅速，主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)已經(jīng)或正在實現(xiàn)“機器換人”或“無人作業(yè)”，大幅度提高了勞動生產(chǎn)效率和農(nóng)業(yè)資源利用效率[32].農(nóng)業(yè)智能裝備和農(nóng)業(yè)機器人的科技進步為中國灌溉裝備發(fā)展帶來新的機遇.

3.2.3 農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)變化

2022年中央一號文件要求“在黃淮海、西北、西南地區(qū)推廣玉米大豆帶狀復合種植，在東北地區(qū)開展糧豆輪作，在黑龍江省部分地下水超采區(qū)、寒地井灌稻區(qū)推進水改旱、稻改豆試點，在長江流域開發(fā)冬閑田擴種油菜”[29].農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的改變，給黃淮海（華北、華東和華中結(jié)合部）、西南等低壓管灌和地面灌溉面積較多的地區(qū)開展行走式機械化噴灌發(fā)展提供了更加有利的條件.

3.2.4 鹽堿地改造耕地

習近平總書記在黃河三角洲農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)考察調(diào)研時指出,“18億畝耕地紅線要守住，5億畝鹽堿地也要充分開發(fā)利用.如果耐鹽堿作物發(fā)展起來，對保障中國糧倉、中國飯碗將起到重要作用”[33].中國可開發(fā)利用鹽堿地面積多達1 333.4億m2，主要分布在遼寧、河北、天津、山東等渤海濱海段省市；江蘇北部、上海、浙江等黃海、東海濱海段省市；北京、天津、河北、山東、河南、安徽北部和江蘇北部等黃淮海平原；福建、臺灣、廣東、廣西、海南島等南海濱海段省（區(qū)）.大多集中在低壓管灌和地面灌溉面積較多的華北、華東地區(qū)，噴灌機大面積鹽堿地改造應(yīng)用潛力巨大.

3.3 噴灌的優(yōu)勢作用

3.3.1 節(jié)水效應(yīng)對比

噴、微灌是高效節(jié)水灌溉技術(shù)，微灌最節(jié)水，許多研究認為，噴灌比地面灌溉節(jié)水30%～50%，微灌較地面灌溉節(jié)水50%～70%，低壓管灌比渠道灌節(jié)水15%～30%.因此，單從節(jié)水考慮，節(jié)水能力由高到低依次是微灌、噴灌、低壓管灌和渠道灌.

噴灌應(yīng)用最多的是東北地區(qū)，占噴灌面積47%，其中黑龍江占35%.微灌面積近10 a增長迅速，其中西北地區(qū)超60%，新疆占52%，但同時膜下滴灌的農(nóng)膜及滴灌帶殘留污染仍是微灌面臨的重大問題.低壓管灌主要應(yīng)用在華北和華東地區(qū)，分別占36.9%和28.8%，特別是北方井灌區(qū)，可能是造成地下水嚴重超采的主要原因.華東是渠道地面灌溉面積最大的地區(qū)，占40.6%，但節(jié)水效果明顯不及噴微灌技術(shù).總體上，中國噴微灌面積占比仍然偏低，僅占31%，其中噴灌為12%.因此，建議在中國北方地區(qū)，應(yīng)根據(jù)實際情況擴大噴微灌應(yīng)用面積，減少低壓管灌方式，減輕水資源和環(huán)境壓力.在中國南方地區(qū)，加大使用噴灌技術(shù)，減少地面灌溉和低壓管灌.

3.3.2 投資成本對比

節(jié)水灌溉的投資成本由包括水源（泵站）工程、管道或渠道工程、灌溉設(shè)備投入、費用、維護等要素構(gòu)成.一定規(guī)模的節(jié)水灌溉工程選用不同節(jié)水灌溉設(shè)備和供水條件等都會影響成本.若水源為渠水、電力配套，按地下水源設(shè)計，壽命5 a，（1.33～3.33）×105m2規(guī)模農(nóng)田，供水流量100 m3/h，考慮水肥一體化設(shè)備，運輸費以1 000 km以內(nèi)計.以小麥灌溉為例，滴灌首部過濾系統(tǒng)為三級過濾方式，即沉淀池+砂石過濾器+網(wǎng)式過濾器，設(shè)計過濾能力為120 m3/h，滴灌帶采用機械敷設(shè)；卷盤式噴灌機首部過濾系統(tǒng)為一級過濾方式，即沉淀池；圓形噴灌機灌溉小麥毛豆一年兩熟輪作；平移噴灌機灌溉小麥玉米一年兩熟輪作.不同灌溉方式的投資成本見表3（由華源公司提供）.

可見，隨著中國噴灌機國產(chǎn)化程度和性能的提升，噴灌的畝造價已大幅降低，如果計入滴灌帶每季使用后的更換費用，噴灌機比滴灌的成本還要低.如果考慮更大規(guī)模農(nóng)田，大型噴灌機的成本會更低.而且噴灌機的設(shè)備利用率高、壽命長（平均15 a）、維護費用低、作業(yè)效率高.當然，滴灌設(shè)備成本也會隨著科技進步不斷降低，而且在水資源嚴重匱乏的干旱和半干旱地區(qū)，應(yīng)該首選滴灌.

3.3.3 優(yōu)勢和不可替代性

噴灌的最大優(yōu)勢是使農(nóng)田灌溉從傳統(tǒng)的人工作業(yè)變成半機械化、機械化和自動化作業(yè)，并正朝著全面智能化方向發(fā)展.隨著中國經(jīng)濟發(fā)展及國力增強，高標準農(nóng)田建設(shè)及農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營穩(wěn)步推進，噴灌機性能及功能不斷增強，使以往噴灌的局限性逐步轉(zhuǎn)變成發(fā)展優(yōu)勢.

噴灌不僅節(jié)水，而且能協(xié)調(diào)土壤水、氣、熱狀況，改善小氣候，使作物的蒸騰受到明顯抑制，對作物生長發(fā)育和品質(zhì)的提高效果顯著.同時噴灌對水質(zhì)要求不高，可以利用沼液等有機水肥開展作物的灌溉.噴灌還對鹽堿地具有良好的淋洗作用，對擴大耕地具有促進作用.在遭遇嚴重旱情時，噴灌可以及時快速補充糧食作物水分，是抗旱保糧的主要手段.因此，與其他灌溉技術(shù)相比，噴灌技術(shù)具有不可替代的作用.

4 展 望

4.1 補齊全程機械化短板

長期以來農(nóng)業(yè)機械化注重拖拉機、播種機、收割機、施肥機、植保機等農(nóng)業(yè)機械，而灌溉機械則處于邊緣化，灌溉機械化成為全程機械化的短板.當前，隨著智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，要求田間管理智能化，而土壤水分管理是作物生長的必要保障，農(nóng)業(yè)全程機械化不能缺席灌溉裝備的機械化，行走式噴灌機正是補齊短板的最好灌溉裝備.目前，玉米大豆復合種植和夏糧小麥促弱轉(zhuǎn)壯模式等農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的改變，更加需要全程機械化作業(yè)和田間管理，噴灌機水肥變量精準作業(yè)將發(fā)揮更大作用.

4.2 開辟水肥藥同機一體化新模式

國家政策多次強調(diào)要深入實施農(nóng)藥化肥減量行動，研發(fā)示范高效節(jié)水灌溉、測土配方施肥等現(xiàn)代節(jié)水節(jié)肥農(nóng)業(yè)技術(shù)，研究與農(nóng)藝相適應(yīng)的精準施肥施藥等智能作業(yè)裝備.“十三五”期間多個國家重點研發(fā)計劃開展了圓形和平移噴灌機、卷盤式噴灌機水肥一體化作業(yè)研究和應(yīng)用示范，取得了許多研究成果，基于行走式噴灌機平臺的施藥植保系統(tǒng)也已形成樣機，水肥藥同機一體化作業(yè)新模式將彌補打藥機地隙高度低、植保無人機載藥量低、續(xù)航能力差等不足.

4.3 實現(xiàn)無人化智能化灌溉作業(yè)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星遙感、人工智能、傳感技術(shù)和智能控制等領(lǐng)域的科技進步，中國無人農(nóng)機成為當前研究熱點，噴灌機全程無人化智能作業(yè)也自然成為今后發(fā)展的方向，未來噴灌機將集農(nóng)田作物水分、養(yǎng)分、病蟲害、長勢等信息感知技術(shù)、智能化決策、精準化作業(yè)和智慧化管理于一體，實現(xiàn)全程無縫對接.為解決中國農(nóng)村“老人化”“空心化”等勞動力短缺突出問題、突破農(nóng)業(yè)全程機械化中農(nóng)機農(nóng)藝融合的難點技術(shù)提供全程無人灌溉解決方案.