风光互补节水灌溉技术

我国北方干旱、半干旱地区水资源极度短缺，生态脆弱，旱作节水农业一直是该地区研究的重点，特别是在区域水资源供需矛盾日益严峻的形势下，发展现代旱作节水高效农业是构建主动抗旱的关键所在。

以色列、美国等国采用滴灌等节水灌溉技术的比例较高(分别占灌溉总面积的49%和40%)，处于世界领先水平，而我国仅占2%～3%。长期以来，旱作农业不能有效摆脱传统避灾农业粗放经营生产方式的制约，农业机械化程度低，生产能力低下，在节水灌溉设备研发方面与世界先进国家相比还存在较大差距。国内的节水灌溉方法主要有三种形式:喷灌、微灌和行走式节水灌溉。这些灌溉方法大都需人工来开关水阀或者通过定时方法来控制，这样容易造成灌溉不足或水资源大量浪费。对于经济作物，国外采用了微机控制的温室种植方法，包括送水、送肥、温度控制和湿度控制。虽然自动化程度较高，但设备成本昂贵，且需要提供大量的电力，一般只适用于经济作物，特别是温室作物的无土栽培。我国目前使用的这些耗电大、成本高和需用市电的设备很不实用，国外研制的自动浇灌控制设备就是因为需市电和布埋线而难以在我国推广。当前一些混合的供电方式已经被应用到西部地区，如风—柴、光—柴和风—光等，但是大量使用柴油不仅污染环境，而且价格昂贵。我国具有丰富的太阳能、风能资源，并已经应用于许多领域。风能和太阳能具有非常好的互补性能，二者结合起来组成风光互补混合供电系统，可以提高供电系统的可靠性。当前，如何利用太阳能和风能这些新兴的可再生能源作为动力解决节水灌溉的问题，对保障我国北方地区发展旱作高效节水农业和满足现代农业机械化的用电需求，提高区域水资源利用率，提升农业机械化水平和增加耕地生产能力具有重要的现实意义。

“风光互补全自动精准节水灌溉系统”是由宁夏大学孙兆军等人于2011年提出并申报的国家实用新型专利(专利号:ZL 201120467152.4)，该专利针对当前宁夏地区及我国北方水资源利用率低、农业机械化水平亟待提高的现状，利用新兴的可再生能源解决农业节水灌溉的动力问题。开发的新能源滴灌设备系统实现了利用太阳能和风能作为动力的全自动节水灌溉，既节省了劳力，又克服了定时浇灌的盲目性，从而达到对作物全自动节水节电灌溉和安全使用的目的。

风光互补节水补灌设备所需要的电能来自于风光互补蓄电装置，无需外接电源，通过水分自动控制，实现农田灌溉自动化和精量化。该系统将绿色能源引入旱作农田，解决了野外无电、无灌溉条件的旱地补灌问题，对深入实施西部大开发战略，保障粮食安全，促进区域可持续发展具有重要的战略意义，同时具有广阔的应用前景。