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隨著全球性水資源供需矛盾的日益加劇，一方面高爾夫行業(yè)的迅猛發(fā)展，高爾夫草坪灌溉用水將成為城市用水的重要方面，另一方面城市普遍又面臨水資源的嚴重不足。因此，節(jié)約有限的水資源關(guān)系到高爾夫目前及未來的發(fā)展方向。高爾夫草坪采用精準、高效的灌水方式已勢在必行。
對高爾夫草坪實施精細灌溉，亦即要實行按時灌溉、按需灌溉、高效灌溉。實施精細、高效灌溉不僅能做到精量灌水，達到節(jié)水效果，而且有助于提高管理水平和灌溉系統(tǒng)的綜合調(diào)度能力，降低管理成本，提高效率。對高爾夫球場草坪灌溉的精準化、高效化、綜合化和管理科學(xué)化，大力提升我國高爾夫草坪灌溉技術(shù)和管理水平，這將有助于高爾夫的健康發(fā)展。
1 草坪需水量的估算與灌溉制度的制定
合理灌溉是草坪節(jié)水的主要措施之一。灌溉系統(tǒng)是一個復(fù)雜的體系，灌溉時需要經(jīng)過復(fù)雜的計算需水量并制定合理的灌溉制度才能達到節(jié)水的效果。然而無論是通過現(xiàn)有設(shè)備灌水，還是開發(fā)應(yīng)用更節(jié)水的設(shè)備，都是以灌溉的基本理論為基礎(chǔ)的。
1.1 草坪需水量的概念及測定
草坪需水量是分析計算草坪灌溉用水量的基礎(chǔ)。草坪消耗土壤水分的途徑主要是草坪草植株間土壤的蒸發(fā)和草坪草的蒸騰兩部分，兩部分之和稱之為蒸發(fā)蒸騰量或蒸散量（Evapotranspiration，ET）。草坪需水量是在草坪草正常生育狀況條件下，在整個綠期或一年的蒸散量，以mm表示。
為了估算植物需水量，在需水量中引入了參考植物需水量，參考作物系指一種理想的作物，1797年聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）所定義的參考植物蒸發(fā)蒸騰量為：高度均勻一致（8-15 cm），生長旺盛、無病蟲害，完全覆蓋地面，土壤水分充分供應(yīng)條件下的綠色矮稈作物的蒸發(fā)蒸騰量（ET0）[2]。它根據(jù)氣象因素，用經(jīng)驗的或半經(jīng)驗的方法先算出，目前計算參考植物蒸發(fā)蒸騰量最常用的方法就是Penman-Monteith公式。再考慮植物系數(shù)，將它修正為植物蒸發(fā)蒸騰量。
1.2 草坪灌溉制度的制定
灌溉制度的合理制定是指導(dǎo)草坪灌溉的重要指標。灌溉制度是指每次灌水量、灌水時間、灌水周期以及全年灌水量四個參數(shù)，分別稱為灌水定額、灌水時間、灌水周期和灌溉定額。
1.2.1 灌水定額
確定草坪每次的灌水量，首先需要知道草坪主要根系層土壤水分允許虧缺量，即田間持水量與允許下限值的差額，然后計算每次的灌水量。
1.2.2 灌水時間
灌水時間包括灌水的開始時間和灌水延續(xù)時間。主要根據(jù)草坪使用情況和管理養(yǎng)護要求確定，一次灌水延續(xù)時間取決于噴頭布置方式和噴頭流量。
1.2.3 灌水周期
灌水以后，土壤水分從較高逐漸消耗，當(dāng)土壤水分達到允許虧缺含水量時所需要的時間稱為灌水周期。顯然，土壤水分逐漸被消耗的速率取決于草坪的蒸散量（ET），日蒸散量越大，土壤水分消耗就越快。
1.2.3 灌水定額
灌水定額就是全年或一個綠期草坪的灌水量，將每次灌水量累計就是灌溉定額。
2高爾夫球場草坪灌溉的特點
高爾夫球場場草坪是所有球類運動場草坪中規(guī)模最大、管理最精細、藝術(shù)品位最高的草坪。不同與一般的景觀園林灌溉，由于高爾夫球場自身的特殊性,如球場內(nèi)的草坪種類、面積大小、使用要求、地形條件、氣候條件、場地因素等，決定了高爾夫球場灌溉的特殊性：
第一，球場草坪灌溉面積大、需水量多。一個標準的高爾夫球場約為60-100hm2，而整個球場大部分為草坪覆蓋，這就要求高爾夫球場草坪灌溉系統(tǒng)不僅能滿足灌溉用水量，而且要具備綜合管理灌溉設(shè)備的能力。
第二，球場內(nèi)不同區(qū)域的草坪需水量不同。高爾夫球場內(nèi)的果嶺、發(fā)球臺、球道、高草區(qū)內(nèi)種植的草坪草種、坪床土壤類型不盡相同，而且打球者對其使用要求也不同。因此，不同區(qū)域的草坪草在灌溉量、灌溉時間上均不相同，尤其對于果嶺，灌溉管理要求更為精細。這決定了要實施精確灌溉，灌溉系統(tǒng)必須結(jié)合不同草種和使用情況區(qū)域化灌溉。
第三，灌水周期性。高爾夫球場草坪面積大，灌溉并不是一次完成的，需要經(jīng)過嚴格的計算，制定合理的灌溉制度進行循環(huán)、輪流灌溉。
第四，灌溉的景觀效果。不同于一般的園林灌溉，高爾夫球場景色優(yōu)美，草坪灌溉不僅要滿足草坪草的需水、保持噴灑效果，最重要的是灌溉設(shè)備在使用和維護時不能破壞草皮，影響景觀效果。
3 精細、高效型草坪灌溉管理
正是由于高爾夫球場草坪灌溉的特殊性，增大了草坪草灌溉的難度。目前，高爾夫球場內(nèi)大都安裝了控制系統(tǒng)，通過輸入灌溉程序，控制器可輸出指令對灌區(qū)內(nèi)草坪進行自動灌溉，大大提高了灌水效率和草坪管理水平。然而在這一過程中，仍不可避免的受到人為因素的影響，控制器輸入的程序主要根據(jù)主觀經(jīng)驗得來的，草坪時常會發(fā)生過少或過量的灌溉，甚至出現(xiàn)雨天灌溉的情況，造成不必要的損失和浪費。
如何結(jié)合高爾夫球場草坪灌溉特點，實現(xiàn)高爾夫球場草坪灌溉的精準化，提高現(xiàn)有節(jié)水設(shè)備的利用效率，草坪管理綜合化、科學(xué)化是目前高爾夫草坪灌溉研究的熱點，而真正實現(xiàn)灌溉完全自動化管理也將是今后高爾夫草坪灌溉發(fā)展的主要方向。
3.1 基于ET值的草坪精細化灌溉
草坪的精細灌溉是草坪節(jié)水的基礎(chǔ)，實施灌溉自動化管理的重要依據(jù)。如前所述，草坪的理論灌溉需水量是經(jīng)過精細、復(fù)雜的計算得來的。對于高爾夫球場草坪來說，其灌溉的特殊性，在實際應(yīng)用中，計算草坪灌溉需水量是相當(dāng)困難的。
事實上以ET為基礎(chǔ)的灌溉自動控制，從理論上講應(yīng)該是最科學(xué)合理的。目前，一些著名的灌溉設(shè)備制造商都試圖通過在球場設(shè)置傳感器，監(jiān)測球場內(nèi)氣象、土壤的動態(tài)變化，結(jié)合控制系統(tǒng)實施灌溉。例如：在利用ET實現(xiàn)灌溉自動控制的問題上，亨特公司就另辟蹊徑，開發(fā)出了獨特的通過ET控制的智能灌溉技術(shù)。
ET系統(tǒng)由傳感器和控制模塊組成，可隨時方便地加裝在噴灌系統(tǒng)的控制器上。ET系統(tǒng)的傳感器監(jiān)測控區(qū)內(nèi)主要的氣候參數(shù)，通過這些參數(shù)計算現(xiàn)場的蒸 發(fā)蒸騰量（ET）。值得注意的是，在由多個灌溉控制器組成的大型灌溉系統(tǒng)中，可對每個控制器均安裝ET系統(tǒng)，使每個控制器形成獨立的全自動子系統(tǒng)。ET系統(tǒng)監(jiān)測的是某個灌溉區(qū)域周圍的獨特氣候環(huán)境，是真正意義的“小氣候”，因此ET值就更符合實際情況。而控制模塊可以針對控制器各個站點具體的植物種類、成熟度、土壤質(zhì)地、地形坡度、灌水器類型等，進行個性化設(shè)置（利用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫），如果當(dāng)?shù)匦枰喔鹊氖荅T數(shù)據(jù)庫中沒有的特殊植物，用戶還可以進行自定義。這樣，通過傳感器實時測得的ET數(shù)據(jù)，與各站點的個性化參數(shù)相結(jié)合，每天會自動產(chǎn)生新的灌水程序，自動調(diào)整灌水時間。這個灌溉程序考慮到在氣候環(huán)境下水分消耗的程序，將只補充實際需要的水分。同時，特有的防凋萎保護技術(shù)（WiltGardTM），在極端條件下植物受到缺水威脅時，能夠?qū)喔瘸绦蜻M行干預(yù)并提供緊急的保護性灌水。
ET系統(tǒng)避免草坪灌溉管理中的主觀猜測因素，真正實現(xiàn)了為不同草坪草適時適量提供水分。同時這也完全符合高爾夫球場草坪灌溉特點需求。經(jīng)研究試驗和實踐測試，采用ET系統(tǒng)，可平均節(jié)水約30％，節(jié)水效果顯著。ET系統(tǒng)代表了高爾夫草坪灌溉行業(yè)的前沿技術(shù)，使真正的精確灌溉成為可能。
3.2 基于計算機技術(shù)的高效灌溉管理
基于ET的精細灌溉管理為智能自動化灌溉技術(shù)提供了依據(jù)，而基于計算機技術(shù)的中央控制系統(tǒng)則為智能自動化灌溉技術(shù)實現(xiàn)提供了可能。
3.2.1中央計算機控制灌溉系統(tǒng)的工作原理
上世紀90年代初，中控灌溉系統(tǒng)開始在國內(nèi)的高爾夫球場內(nèi)使用。中控系統(tǒng)主要由中央計算機、分控箱、氣象觀測站等設(shè)備組成。通過對中央計算機輸出指令，對多個灌溉子系統(tǒng)進行自動控制并實施灌溉。因此，中控系統(tǒng)是通過自動開啟或停止整個灌溉系統(tǒng)從而達到灌溉系統(tǒng)高度的自動化。
3.2.1中控灌溉系統(tǒng)的主要功能
3.2.1.1 集約化控制功能
通常灌溉控制器的自動灌溉系統(tǒng)，灌區(qū)可按照預(yù)先設(shè)定好的程序進行灌溉，然而要改變控制器的程序設(shè)置，管理人員就必須到各控制器的安裝地點進行設(shè)置。每個高爾夫球道至少有一個控制器，通常球道總長多在5300-6800m，如此一來，管理人員的工作量就非常大。而使用中控系統(tǒng)，管理人員只需要通過計算機對整個球場灌區(qū)進行調(diào)控，編制灌水日期、灌水延續(xù)時間、灌水開始時間等程序，均可由中央計算機完成，從而可以充分發(fā)揮球場現(xiàn)有節(jié)水設(shè)備的作用，對各個控制器進行集中管理，優(yōu)化調(diào)度，提高效益。
3.2.1.2 監(jiān)測功能
中央計算機控制系統(tǒng)可對有關(guān)的變化參數(shù)進行實時監(jiān)測，使各種設(shè)備處于最佳狀態(tài)，若這些參數(shù)超出了設(shè)定范圍，將會自動做出反應(yīng)，如中斷系統(tǒng)的運行，實現(xiàn)系統(tǒng)的無人話管理。
3.2.1.3圖形界面操作功能
灌溉用水量數(shù)據(jù)、灌溉運行時間和灌溉系統(tǒng)狀態(tài)均可以直接反映在電腦屏幕上。真正的雙向通信能隨時了解各控區(qū)內(nèi)噴頭的技術(shù)參數(shù)及運行情況。
3.2.1.4 數(shù)據(jù)資料儲存及打印功能
中央計算機能現(xiàn)場記錄并儲存當(dāng)天的各種關(guān)稅參數(shù)并能核查近期的灌水情況。還可以利用數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)和打印系統(tǒng)，隨時記錄、查詢、打印整個灌溉小區(qū)的氣象資料、土壤濕度、灌溉設(shè)置、灌溉進程、灌水歷史記錄等數(shù)據(jù)。
中控系統(tǒng)能最大限度地節(jié)省人力，對各個控制器進行集中管理，優(yōu)化調(diào)度。從而可以充分發(fā)揮球場現(xiàn)有節(jié)水設(shè)備的作用，降低運行和管理成本，使灌溉更加科學(xué)，有效提高管理水平。
3.3 集成、綜合型的草坪灌溉系統(tǒng)
高爾夫草坪灌溉系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)，要實現(xiàn)草坪的精細、高效灌溉，就必須充分發(fā)揮各個系統(tǒng)要素的優(yōu)勢。如上面提到的ET系統(tǒng)和中控系統(tǒng)，如果能通過中央灌溉管理系統(tǒng)，結(jié)合ET系統(tǒng)，兩者優(yōu)點就能夠得到的充分發(fā)揮。ET系統(tǒng)注重的是以灌溉控制器為中心的控制單元的獨立性和差異性，通過傳感器實時測得ET數(shù)據(jù)，與各站點的個性化參數(shù)相結(jié)合，每天自動產(chǎn)生新的灌水程序，自動調(diào)整灌水時間。中央控制系統(tǒng)系統(tǒng)關(guān)注于灌溉系統(tǒng)的全面管理，使得從ET收集到的數(shù)據(jù)更加有針對性，中央灌溉管理控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)及程序設(shè)置更加合理。
同時，針對高爾夫草坪具體情況和灌溉的特殊性，選配合適的控制器、噴頭，優(yōu)化灌溉系統(tǒng)管道，真正意義實現(xiàn)精細、高效完全自動化灌溉系統(tǒng)。
4 結(jié)語
高爾夫球場最為用水大戶，近年來在水資源浪費的問題上保受非議。隨著全球性水資源供需矛盾的日益加劇，高爾夫草坪采用精準、高效的灌水方式勢在必行。高爾夫草坪灌溉技術(shù)和管理水平，直接關(guān)系著我國高爾夫產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為高爾夫球場草坪灌溉的精準化、高效化、綜合化和管理科學(xué)化的實現(xiàn)提供了可能?；贓T與計算機技術(shù)的高爾夫草坪精細、高效灌溉，不僅能做到精量灌水，達到節(jié)水效果，而且有助于提高管理水平和灌溉系統(tǒng)的綜合調(diào)度能力，降低管理成本，提高效率。
隨著新技術(shù)、新設(shè)備在高爾夫草坪灌溉上的應(yīng)用，人們節(jié)水理念的形成與思想意識的提高，以及中國經(jīng)濟的騰飛，必將拉動我國高爾夫持續(xù)健康的發(fā)展。
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