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西北地区节水农业发展的关键技术

2013-12-01 01:08
　　 摘 要 为推动西北地区节水农业的发展，极大地提高有限水土资源的利用效率，西北地区探索出多种节水农业发展模式等五大技术体系。通过20年的努力，在工程节水和农艺、管理节水的技术储备已初步具备，但节水效果还不理想。目前的主要任务是进行节水技术的优化集成，实现低成本空间扩散。今后发展节水农业的关键是应用现代高新技术和信息技术，结合管理和工程节水技术，提高作物自身的水分转化率等。
　　水资源短缺是西北地区农业生产发展和生态环境建设的主要障碍因素。西北5省（自治区）面积占全国的1/3，水资源量却为全国的1/12，单位面积水资源量占全国平均水平的1/6，一些局部地区的缺水更为严重。由于灌溉水的大量浪费，致使农业用水占各项总用水量的比值过大，如西北内陆区高达95%，黄土高原区达87.3%，而一些发达国家仅占50%左右，加之灌水生产效率还远远低于全国平均水平，发展节水农业，不仅潜力巨大，而且对推动西北地区农业、农村经济发展和生态环境将发挥极大作用。
　　目前，西北地区探索出多种节水农业发展模式，形成了保水、蓄水设施、灌溉节水、耕作栽培节水、生物节水、化学节水等五大技术体系，在生产实践中取得了显著的生态经济效益。但在节水农业生产实践中还普遍存在以下问题：工程老化失修情况未得到扭转，灌溉效益仍在不断衰减；一些灌区水源紧缺状况日益加剧；灌水技术比较落后，水利用率低；管理水平低，节水意识淡薄；投入不足，灌溉面积减少。
　　一、节水农业技术的发展趋势
　　发展节水农业的关键在于控制从水源到作物产量形成过程中的水分无效损失，包括输水损失、田间储水损失和作物蒸腾损失三部分，以提高水分有效性，把水分的损失降低到最低限度。在节水灌溉技术研究方面，有关科研单位对喷灌、微灌、管道输水灌溉、渠道防渗以及地面灌水技术改进方面作了较为深入的研究，从水资源开发利用、输水配水、田间灌水技术、灌溉制度、农业栽培等各个环节开展了节水型农业综合技术体系研究，已初步形成了采用雨水集蓄利用、低压管道输水、膜上灌、节水灌溉制度、选育抗旱品种、培肥改土、施用保水剂等成套综合节水技术，并在较大面积上推应用。目前西北节水农业技术的发展主要表现为：
　　1.节水灌溉技术精细化
　　喷、微灌溉技术是当今世界上节水效果最明显的技术，已成为节水灌溉技术发展的主流。目前喷微灌技术的发展趋势是朝着低压、节能、多目标利用、产品标准化、系列化及运行管理自动化方向发展。
　　2.农业用水工程规模化
　　农业高效用水工程规模越来越大，实现从水资源的开发、调度、蓄存、输送、田间灌溉到作物的吸收利用形成一个综合的完整系统，不断提高节水工程标准和质量，不断降低农业高效用水的成本，适应现代生态环境建设的需求。
　　3.农业用水设备产业化
　　将先进的节水技术和设备、成套施工机械、特殊材料和系统软件等形成产业化，强调生产的规模化、工艺操作的规范化和技术产品的标准化，发展名牌产品。
　　4.农业用水管理制度化
　　一般认为灌溉节水的潜力50%在管理方面，只有科学的管理才能使其他节水措施得以顺利实施。节水管理技术是指按流域对地表水、地下水资源进行统一规划、统一管理、统一调配并根据作物的需水规律控制、调配水源，以最大限度地满足作物对水分的需求，实现区域效益最佳的农田水分调控管理技术。
　　二、节水农业理论研究的趋势
　　节水农业的本质是依靠科学技术最大限度地提高农业生产过程中单方水的产出，达到节水致富的目标。农业高效用水包括蓄水、输水、灌水、保水、高效用水等多个环节，必须探索农业高效用水理论体系，以实现水的利用率和水的生产效率的协同改善。目前，节水农业理论研究表现出以下几个趋势：农业灌溉用水由“丰水高产型灌溉”转向“节水优产型”的非充分灌溉，相应的灌溉基本理论的研究也由常态试验转向劣态试验；由单纯的水量在时间上的分配转向根区空间调节的研究，建立适当的“湿润边界”与“控制边界”、“湿润方式”，达到既节水又增产；农业高效用水由静态用水转向动态用水的新理论；从单一的水量管理转向水量水质联合管理的新理论；由微观的农田区域水循环与水平衡转向大区域、流域尺度水平衡与水资源可持续利用的理论；由单纯的灌溉学科研究转向充分利用以土壤物理学、植物生理学、农业气象学、农田生态学的交叉渗透、形成综合性和交叉性的新领域，同时充分利用系统工程学、预测学、仿真技术，实现学科从实践性质向定量科学的转化，建立其相关学科的本质联系，开辟高层次、综合、交叉性的研究领域。 （科教作文网http://zw.nseAc.com）
　　三、节水农业发展需要的政策环境
　　我国现阶段包括节水农业设施产权制度的变革和管护机制的改革、节水农业适度规模经营、农田水利基本设施建设的投融资渠道、水价等在内的软环境对节水农业发展的制约是显而易见的，需要探索联产承包土地经营体制下节水农业的运行机制，制定促进节水农业发展的政策和措施，还需要加快节水农业基础设施的产权制度变革和建立切实可行的西北节水农业评价指标体系。
　　西北地区农产品生产已经基本摆脱长期短缺的状况，但农业正处于战略性结构转轨时期。随着我国农产品市场必然部分开放，势必影响农业生产的交易成本、技术成本、资源成本和食物生产布局，相应的农产品生产数量和质量、农产品进出口、水资源的交易成本等必然做出相应的调整。面对“绿色壁垒”和农产品价格竞争劣势，在农业缺水的背景下，应及早对农业结构调整和生态环境建设、适宜的农业品价格和贸易策略、适宜的节水农业和水环境保护技术等重大问题进行深入研究。
　　四、节水农业发展的若干关键技术
　　节水农业发达的国家和地区的经验是：节水农业走高技术、高投入、高风险、高收益的道路，运用节水灌溉和现代旱作技术煼⒄褂胖矢咝农业。这正是现阶段我国农业急需解决的问题，即通过发展节水农业，大力调整农业及农村产业结构，启动农业产品生产和市场，走短缺水资源的技术和资金替代的道路。我国通过近２０多年的努力，在工程节水和农艺、管理节水的技术储备已初步具备，目前的主要任务是进行节水技术优化集成，实现低成本空间扩散。以后发展节水农业的关键是应用现代高新技术和信息技术，提高作物自身的水分转化效率，技术集成和创新应以生物节水为主，结合管理和工程节水技术。

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　　1.生物技术用于农业节水　　只有提高作物自身的水分利用效率才有可能取得节水上的新突破。通过调动生物体的生理和基因潜力以增加农业产出的生物性节水是相对于以减少无效耗水的工程性节水而言的，两者相辅相成，不可替代。分子生物学和生物技术的兴起和发展正在揭开这个崭新而诱人的领域，生物性节水的蹊径正在开拓中。抗旱性分子育种与新品种培育，作物生理过程和根—土、微生态系统的调控，提高作物水分利用效率的灌溉技术和施肥技术、抗旱性制剂的研制和施用等将逐渐形成生物性节水的技术体系。低投入高产出的生物性节水与工程性节水相结合，将成为具有中国西北特色的农业节水之路。
　　2.农业管理措施一体化技术
　　在智能系统控制和引导下，依据农田作物生长状况来判别作物生长是否受到土壤、水分、养分、病害、杂草的影响及其影响程度等信息，以便使智能控制系统定时、定量、定点使用水分、肥料、农药和除草剂等，达到明显的节水、增产、降耗目的。目前应加强作物对土壤干旱逆境信号感知及其传递，不同农业措施条件下的水、热、肥运动、吸收、转化利用规律，不同作物水分、养分状况分析与土壤水分有效性的自动判别，作物水分—养分—环境—生产力形成的综合模拟模型等方面的研究。
　　3.高效用水的精细灌溉技术
　　3S技术非常适合应用在农业高效用水技术上，可使农业用水效率有较大幅度的提高，这也是未来的田间农业和农业高效用水技术发展的方向。目前应加强各种精细地面灌溉技术要素优化组合软件开发，环境胁迫下遥感机理和遥感标志研究；遥感和GIS的集成对作物胁迫作用的诊断理论；作物生长环境和收获产量实际分布的空间差异机理和环境胁迫作用与产量形成的遥感定量关系，信息监测控制与数据采集系统的研制开发等内容的研究。

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　　4.雨水集蓄利用技术
　　其实质是通过对降水地表径流的调控，实现雨水资源高效利用的一种水资源开发利用技术，降水地表径流的调控是手段，利用是目的。雨水集蓄利用技术的应用有它一定的适应性，应因地制宜，一般不会对区域水环境的变化带来负效应，在适当区域大面积推广发展集雨灌溉是可行的，有可能发展成为高效农业，而且对区域生态环境改善也有促进作用。目前应重着集中在技术的区域适应性、雨水资源潜力及利用模式，技术的标准化、集流与防渗材料，提水与灌溉设备，以及城市雨洪利用技术等方面的研究。
　　5.农业高效用水智能决策系统
　　信息技术已成为提高农业水土资源利用效率的有效手段。今后应将专家系统、模拟模型、资源数据库、控制技术、计算机网络等技术有机结合起来，形成适合不同水资源状况的水资源开发调配，农田输水与灌溉方式，农田水分与养分管理的农业高效用水决策支持系统。
　　因此，建立农民参与的水管组织，大力进行旱作农业技术体系建设，建立节水种植制度和节水灌溉制度，建立墒情测报与节水农业决策支持系统，进行节水农业技术体系建设，实施节水农业高新技术示范，工程以及启动节水农业科技创新工程，对关键重大科技问题进行联合攻关研究，推动西北地区节水农业的发展，极大地提高有限水土资源的利用效率。
 

作者：不详