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春玉米是北方农田粮食稳供的“得力干将”，在它生长的半干旱井灌农区，降雨稀少，依赖人工灌溉。近年来，浅埋式滴灌等技术逐渐替代传统大水漫灌，减少水资源浪费、改善土壤环境。可新难题接踵而至，实际耕种时，很难知道土壤里还剩多少水分，什么时候给玉米浇水、浇多少合适，大家心里也没谱。
为了解决这个问题，春玉米智能气象节水灌溉适用技术应运而生。这项技术融合农业与气象数据、工程技术，给玉米地安上了“智慧水龙头”，它可以精准安排灌溉，让每株玉米都能科学“喝”水。
农田水分的“一本明账”
春玉米智能气象节水灌溉适用技术的核心原理，是“土壤水分平衡方程”，它就像农田水分的“记账本”，详细记录着土壤里水分的“收入”和“支出”。
在这个“账本”里，降水和人工灌溉的水是土壤水分的“进账”；而水分从土壤表面跑到空气中（蒸发）、通过作物叶子散失（蒸腾）、往土壤更深处渗透（下渗）以及被植物吸收利用，这些都是水分的“花销”。
用公式表示为：ΔS＝P＋I＋N－D－T－E－R，其中△为时段开始与终了时的土层含水量的差值；P为降水量；I为灌溉水量；N为毛管水上升到该土层的水分；D为渗漏到土层以下的水分；T为作物蒸腾量；E为土壤水分蒸发；R为地面径流量（见图）。各项的单位通常用毫米水深表示。
农田土壤水分平衡方程示意图。图源：智汇三农
基于这个方程，在实际操作中，春玉米智能气象节水灌溉适用技术充分利用相关数据和因素，实现对土壤湿度的精准监测和判断。
首次灌溉前，会先测定记录土壤湿度。之后，每天依据气温、风速这些天气状况，运用气候学方法估算出作物蒸发的水量。再结合玉米在不同生长阶段的需水量，考虑实际的降水和灌溉量，就能算出每小时的土壤湿度。
不仅如此，通过该方程的计算和分析，还能知道不同阶段土壤最少含水量和湿润层深度，以此判断墒情好不好。例如，当计算出的土壤水分贮存量接近作物生长适宜的田间持水量范围（作物根部范围土层的水分贮存量为田间持水量的85%～90%时适宜生长），说明墒情良好；若低于田间持水量的60%，则可能影响春玉米的正常生长，就需要通过灌溉等方式补充水分。
土壤墒情监测要素。图源网络
玉米灌溉的“精确指南”
春玉米智能气象节水灌溉适用技术给玉米的灌溉指导非常精准，它是怎么做到的呢？
首先，这个技术用的降水数据是格点监测数据。格点数据就好像把大地当成一个大棋盘，划分出密密麻麻的小格子，每个格子都单独预报降水量。有了这细致的“降水账本”，每块土地从降水里能得到多少水，我们一下子就心里有数了。
其次，就像不同年龄段的小朋友食量不同一样，玉米在不同生长阶段，对水的需求也不一样。从发芽到开花再到结果，技术考虑到了玉米各生育期的作物系数，靠着这个系数，就能算出玉米每天到底要“喝”多少水。
把这么精准的降水信息和玉米的“喝水喜好”一结合，这技术就妥妥变成玉米的“贴心喝水管家”啦！它就可以根据玉米生长最佳水分标准，精准向农民提供浇水时长建议，告诉他们什么时候给玉米“喝”水，“喝”多少。
不仅如此，它还会参考调研来的或者农户自己填报的水泵流量等设备参数，给每个农户量身打造一份超精细的灌溉方案，让灌溉变得又科学又高效。
智能气象节水灌溉预报系统与高标准农田建设相结合。图源：突泉县气象局
这项技术主要在北方半干旱井灌农区大显身手，需要农田土地平平整整集中连片、设施完善、农田配套，还得有浅埋滴灌、喷灌、漫灌等设备。在这些地方，它发挥的作用可太大了，守护着春玉米茁壮成长！
农民手心的“灌溉宝典”
为了让农民使用更方便，技术研发团队还开发了手机微信小程序“天勤智慧农气”。
微信小程序节水灌溉预报。图源：内蒙古自治区生态与农业气象中心
农民朋友只要在微信里搜索添加，按照步骤注册登录，划定自家田块，就能随时查看土壤湿度和灌溉预报信息，就像把农业专家“装进口袋里”。
具体操作方法如下：
（1）微信下拉，在搜索小程序里输入“天勤智慧农气”进行添加。
（2）进入主页、注册、登录及密码找回。
（3）点界面右下角的个人中心，点击我的地块，点击右上角的新增，将地图放大到合适的大小，再点击地图右下角的蓝点，定位到当前位置或自家的农田，点击右上角的加号，手指划定自家田块范围（连续拖动不要中断），然后填写作物、品种等相关信息，点击提交。
（4）点击界面最下端的“节水灌溉”按钮，进入节水灌溉主界面，点击地图左下方的蓝点，定位到当前位置，即获取到当前位置的土壤湿度及适宜等级。
（5）点击“灌溉预报”，核对作物等参数后，点击提交后，弹出预测的灌溉日期、开闸时间以及未来10天土壤湿度变化图。点击“查看结果”，可以浏览历次提交的灌溉预报结果。
有了这 “智慧水龙头” 技术与微信小程序，农民种春玉米轻松多啦！未来，它定能在更多农田发光发热，让玉米 “喝饱水”，大丰收的欢笑声，也将在北方田野上回荡 。
参考资料：《全国农业气象适用技术汇编》——春玉米智能气象节水灌溉适用技术
科学性审核：北京市气象局气候中心正高级工程师李秋月
撰文：李欣哲
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