[00924393]风光互补与高效节水新技术的研发及其在山地农业灌溉中的应用

针对丘陵山地立地条件不足的问题，通过跨学科间协作，研发出免蓄电池风光互补扬水技术、植物高效用水技术与无线节水灌溉控制技术，从上中下游三层次系统解决丘陵山地园林植物的灌溉难题。成果属农业科学领域。主要科技创新点：上游技术：免蓄电池风光互补扬水技术为丘陵山地植物灌溉提供水源 丘陵山地植物的灌溉水源要么由长距离的输水管道从高远处引水而来，要么用抽水泵从山脚小山塘抽提上来。高处引水水源不足；柴油或电力抽水，耗油耗能，成本高且安全性低。福建地处东南沿海，太阳能与风能资源丰富，将可再生能源开发利用于农业生产是中国农业节能减排战略部署的重要组成部分。 为此，该项目首先研发出免蓄电池的风光互补扬水技术，“风吹太阳晒，水往高处扬”，利用太阳能和风能直接将山脚小山塘水扬提并积蓄于丘陵山地高处的蓄水池中。与现有的电力或柴油抽水相比，节约资源；与传统太阳能风能利用技术相比，该项目技术突出特点在于免蓄电池的太阳能风能利用技术，直接将太阳能风能用于扬水，无需经过蓄电池充放电过程，极大降低了太阳能风能的利用与维护成本。 中游技术：植物高效用水技术为丘陵山地植物的精确灌溉提供指导 中国从上世纪90年代后期开始植物亏缺灌溉或根系半干旱灌溉技术的研究，但大部分集中在中国北方地区，尤其是对大田作物研究上。对山地植物，特别是福建丘陵山地特色园林植物的灌溉技术研究尚未深入。 为此，该项目探明了若干福建特色山地植物优质高产的用水规律，指导将山地高处蓄水池中有限的水资源用在植物生长发育的“关键期”上。与传统漫灌相比，该项目技术在山地植物生长发育的“关键期”进行灌溉，节水且保障植物的优质高产；与现有研究集中在大田作物的灌溉技术相比，该项目着重于福建特色山地园林植物的灌溉。 下游技术：基于无线传感的节水灌溉控制技术为精确灌溉提供保障。 丘陵山地山坡陡峭、地形复杂，且远离村庄电力线路难以企及，现有需要在田间布置电力线路、传感控制线路的节水灌溉自动控制技术在丘陵山地农业生产上的应用十分受限。 为此，该项目应用无线传感与物联网技术，研发基于传感且由太阳能电池板供电的无线节水灌溉控制技术。根据丘陵山地园林植物生长发育各个时期需水量不同，结合植物水分熵情，精确配置各分区灌溉的运行时间点与时长。与传统节水灌溉自动控制技术相比，该项目基于无线传感的节水灌溉控制技术；与现有基于电力供电的控制技术相比，该项目研发的控制单元均基于无线传感且由太阳能电池板供电。主要技术经济指标： 已发表直接相关论文5篇，其中SCI收录1篇，累计他引6次；授权发明专利3项，受理发明专利1项，已许可转让1项；入选国家重点推广的低碳技术目录，参加第二届中国农业科技创新大赛获复赛资格。示范推广效益： 经计算与试验，1台1kW风光互补扬水机年可节约4088kWh电。在福建多地生态果茶苗木园示范推广，近三年示范面积达2.0万亩，增产节支2000.0万元。