敏捷灌溉是指基於任何地點的土壤和作物特徵，通過最佳化、評估、調整的過程來達到適應土壤理化屬性、作物需求、氣象動態變化的灌溉方式。
基本介紹
- 中文名：敏捷灌溉
- 外文名：Agile irrigation
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敏捷灌溉理論
對儲水、耗水過程的認識套用階段，稱為敏捷灌溉階段。敏捷灌溉是智慧型灌溉的基礎。
從作業現場的實際情況出發，即根據土壤有效儲水能力、作物耗水歷史及預測設計、實現、控制一個灌溉系統。即假設我們可知道任意地點、任意土壤、任意作物的情況下，土壤有效儲水能力及作物耗水動態值，根據耗水動態最大值的某個比例作為設計能力並實現灌溉系統，根據動態值來調整控制，從而達到設計最佳化、控制最佳化的目的。該灌溉理論是“敏捷灌溉”理論。
基本要素定義
灌溉：向土壤或者其它作物吸收水分和營養的可儲水的基質中，預存水分供植物未來取用的過程；
敏捷灌溉：基於任何地點的土壤和作物特徵，通過最佳化、評估、調整的過程來達到適應土壤理化屬性、作物需求、氣象動態變化的灌溉方式；
有效儲水能力（eC）：在特定時間、地點和作物的情況下，在土壤田間持水率與作物脅迫點含水率之間的空間；
模擬蒸發蒸騰量（sET）：經過插值（位置插值、時間插值）後的覆蓋整個區域的時間歷史連續的參考蒸發蒸騰量；
真實作物係數（rK）：一種能夠面向特定作物、特定區域、特定灌溉方式的，基於實測數據提取的，代表特定作物耗水量與當地氣象之間關係的作物係數。
敏捷灌溉實現
第一步，通過現場感測器（土壤水分監測設備）獲得與目標時間、地點和目標作物有關的動態有效儲水能力（eC）和有效儲水量（eW）數據。
有效儲水能力（eC）反映了土壤“胃”容量的大小，是在土壤田間持水率與作物脅迫點含水率之間的儲水空間，是一個和土壤質地結構、植物根系生長動態深度及根系/土壤水勢平衡均相關的值，是一個需要通過感測器現場真實獲得的值。
有效儲水量（eW）是當前土壤含水量高於作物脅迫點含水率之間的儲水空間。有效儲水量（eW）決定了當前土壤中可被植物利用的水分是多少。
安裝部署土壤水分監測設備可以自動獲得有效儲水能力（eC）數據以及有效儲水量數據（eW）。
第二步，獲得目標地點的作物在未來一定時間內的逐日耗水量預測值(fdET)。
作物耗水量逐日預測值用fdET表示。
作物耗水量的預測值數據是未來數天內、同一地點每天的模擬蒸發蒸騰量（sET）的預測值與真實作物係數（rK）的預測值乘積的和。
模擬蒸發蒸騰量（sET）是經過插值（位置插值、時間插值）後的覆蓋整個區域的時間歷史連續的參考蒸發蒸騰量，可以從北京東方潤澤生態科技股份有限公司公開發布的E生態大數據平台上獲取。
真實作物係數（rK）是面向特定作物、特定區域、特定灌溉方式，基於實測數據提取的，代表特定作物耗水量與當地氣象之間關係的作物係數。
通過第一步中監測到的每一天的作物實際耗水量數據，剔除那些土壤含水量太高或過低（通常為灌溉結束日及次日、下次灌溉日的前一日）以及陰天、降雨導致的未能夠充分進行土壤蒸發、農作物蒸騰消耗土壤水分的數據，獲得作物的日真實耗水量ETc，則真實作物係數rK=ETc/sET。作物係數（rK）是一個緩慢變化相對穩定的數據，敏捷灌溉採用相臨近的前一時期測量到的真實作物係數作為下一次作物耗水量預測值的計算依據。
第三步，敏捷灌溉控制器動態比較作物耗水量的預測值、當前有效儲水量（eW），給出下一次灌溉的最晚開始時間。
敏捷灌溉控制器將土壤有效儲水能力（eC）、日耗水量預測(fdET)、下一次灌水的時間t都作為動態數值實時更新，使灌溉決策變得敏捷、自動、科學。
第四步，如果用戶決定此時灌溉，聆耘盒子自動計算灌溉水量，即有效儲水能力（eC）和當前有效儲水量（eW）的差值。
用戶啟動“一鍵灌溉”的時候，敏捷灌溉控制器自動計算有效儲水能力減去當前有效儲水量的差值，即土壤中還能儲存多少水，並通過LoRa解碼器控制電磁閥的啟閉來執行該灌溉量決策，當流量計監測到灌溉水量達到該值，系統自動停止。受灌水方式、系統本身效率等因素的影響，灌溉量決策是隨著灌溉系統的運行逐漸最佳化的。
理論特點
過去灌溉系統傾向於將土壤儲水能力、作物耗水作為靜態量來考慮，缺乏對作物適時的灌溉調整能力，只在輸水、送水上提高了效率。而敏捷灌溉將儲水、耗水都按照自然規律動態觀察，最佳化輸送水環節，真正做到適應動態變化，適時調整最佳化。
該理論強調了動態數據驅動的決策機制，高度靈活自適應性強，是現有灌溉理論和實現裝置的進一步發展。
