芒种前后，河南获嘉县照镜镇樊庄村，24岁的宋其文已约好农机手，准备6月上旬“开镰”收割。“现在我家种地越来越轻松，耕收、播种、水肥药管理，全都用上了机器。”这位年轻人笑着说，自从引入中国农业科学院农田灌溉研究所（以下简称“灌溉所”）研发的水肥一体化智慧泵房后，他就接管了父亲老宋流转的百亩多土地，用手机“管”地，过了整个“清闲季”。
变化始于三年前。彼时，灌溉所与获嘉县农业农村局土肥站合作推广高效节水灌溉技术，老宋家率先用上施肥罐和滴灌带，这一套低成本简易水肥一体化装置让水肥直达作物根系，比漫灌节水，比撒肥利用率高，还能省人工，迅速在大农户中普及。这个小麦季，获嘉全县41.1万亩的小麦田，已有25万亩用上了节水灌溉设施。
宋其文家乡的变化并非孤例。截至2025年，全国高效节水灌溉面积已超4.1亿亩，其中滴灌、微喷灌等精准灌溉面积超过了1亿亩。
“节水灌溉技术普及曾受制于土地细碎化、传统耕作习惯、成本偏高等因素”，灌溉所所长王景雷表示，近年来随着土地经营权有序流转、劳动力成本上涨、惠农政策落地，成熟节水灌溉技术终于从试验田走进大田，“为智慧灌溉迭代筑牢了田间根基。”
但基础节水灌溉设备只解决了“水肥怎么送”的问题，未能脱离人工管护。真正让宋其文轻松的，是他家地头的智慧泵房。
“流量计、变频柜、水肥一体机……”讲起这些设备，24岁的宋其文如数家珍。土层之下，墒情仪全天候捕捉土壤水分，智能电磁阀精准执行灌溉指令，一体化管网有序输水。“平常不用到地，手机就能控制。”去年玉米季干旱，他家夜晚用设备少量低频浇水，整个伏天没下一次田。这套“地上智能设备+地下感知网络”的物联体系，全面替代了传统人工管护。今年，他索性将水肥管理完全“托管”给系统决策，偶尔打开手机，看看墒情。
宋其文感受到的便捷只是水面之上的冰山一角。水面之下，真正的智慧藏于水肥一体机搭载的作物高效用水智能决策系统，在那里，天空地数据持续搜集，不断优化生成实时灌溉决策方案。
“目前大多数‘智慧灌溉’仍停留在远程开关、定时灌溉阶段，只省了人工，并没有真正实现科学决策。”灌溉所研究员宋妮介绍，他们的目标是让系统学会科学决策，“核心就是解决三个问题，需不需要灌、什么时候灌以及灌多少”。
多年来，灌溉所扎根华北平原综合研究小麦各生育期水肥需求，将海量试验数据、农户经验凝练为标准化算法搭载于系统中，才让算法懂作物成为可能。系统还可依托地块经纬度接入官方气象数据，实时测算作物耗水量，结合开发的冬小麦稳产增效墒情调控算法获取决策方案，发出科学灌溉指令。
去年秋汛导致华北平原小麦大面积晚播，播种时底墒充足，越冬期无需灌溉，但进入拔节期后，何时浇水、浇多少水，农户很难准确判断。系统综合气象与墒情数据，于4月7日下达第一次灌溉指令，并追施一次氮肥，5月初下达二次指令又随水少量补充灌浆肥，一季只浇了两次精准水。
“系统把科研成果和老把式的田间经验变成机器能懂的语言，”宋妮说，“决策方案与农户滴灌模式相比，每亩可节水10到15立方米，节肥（尿素）4千到6千克，增产8%到12%。”
“智慧灌溉的突破关键在于数据模型算法与硬件的融合，”中国农业大学副校长杜太生指出，单一智能物联设备技术门槛不高，但多源数据融合、本地化适配、精准墒情研判是行业难题，这套系统补齐了“重硬件、轻算法，重执行、轻决策”的短板，“将科学决策融入智慧物联系统，是可大规模推广、适配我国大田实际的智慧灌溉新模式。”
其实宋其文从小没种过地，也不懂父辈那些老把式的种地经验，但正是这套系统，让这个从未摸过锄头的年轻人回了家，还把小麦种得有声有色。“如果还是父亲那种靠天、靠经验、靠体力的方式种地，我们不愿意回来。”在他眼里，现代农业已变成靠数据、靠科技的新式农事。
针对不愿过多投入的小型经营主体，系统提供了不同成本的解决方案。农户可自主绑定地块，依托卫星影像圈划农田，选配不同等级的设备连接电磁阀，实现相应等级的无人值守。系统还能调度当地气象数据模拟墒情，发布灌溉建议指令。在新疆阜康市二道河子村，59岁的王维国管护着230亩春玉米，今年全程应用轻量化系统功能，仅靠智能电磁阀便实现了水肥精准施用，告别了传统粗放的管理模式。
从华北分散地块到西北规模化种植，这套分级适配的系统探索出差异化推广方案，具备大规模推广的基础条件，但要让系统在千里之外也能精准决策，技术还需更进一步。
“AI驱动的农业水模型是智慧灌溉决策的发展方向，”王景雷说，模型本质是一个数字孪生系统，至少需要气象、作物、土壤三大类数十种参数支撑适地化运行，部分参数可实测获得，但还有些参数依赖于多年定点实测，获取周期长、成本高，这就带来了很多挑战。
在中国农业科学院新乡基地，深埋地下的农业科研重器地中渗透仪和大型称重式蒸渗仪24小时运行，精准捕捉作物水分消耗变化。“作物系数是模型精准灌溉运算的核心参数之一，它决定了作物在不同生长阶段实际需要‘喝多少水’，”王景雷解释，“受地域气候、土壤质地等多重影响，作物系数跨区域差异很大”。依托灌溉试验站网实测校准的动态数据，灌溉所已经掌握了华北平原主要粮食作物作物系数，将来通过进一步的模型率定、卫星遥感反演等方法，可以修订全国不同区域的作物系数，为融合大数据与人工智能的农业水模型研发奠定根基。
“从粗放用水到高效节水，从智能物联到智慧决策，我国农田灌溉的迭代升级，正是新质生产力在农业领域的具象落地。”中国工程院院士康绍忠表示，智慧灌溉的核心，是构建“感知—诊断—决策—调控”的闭环系统，用大数据模型突破人脑局限，实现跨区域、多尺度的精准决策。他强调，这一技术路径既要让农户种地更轻松、收益有保障，更要立足我国水土资源禀赋，为国家构建农业水资源精准管控体系，以粮水协同增效夯实大国粮仓根基。
作者：农民日报全媒体记者 李丽颖
