我国现代农业节水高新技术发展战略的思考(精)_我国现代种业发展战略

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我国现代农业节水高新技术发展战略的思考 康绍忠

(西北农林科技大学

陕西省杨凌712100

许 迪

(中国水利水电科学研究院水利所

摘要 论述了发展我国现代农业节水高新技术的战略地位;指出现代农业节水是一个跨多学科的高科技问题,需要生物、水利、农艺、材料、信息、化工、环保等多方面的技术支撑;提出了发展现代农业节水高新技术的目标、原则。现代农业节水高新技术研究的主要内容有:①现代农业节水前沿技术,具体包括:植物高效用水生理调控技术;作物需水信息采集与精量控制灌溉技术;作物控制性分根交替灌溉新技术。②现代农业节水关键平台技术及新产品,包括:田间节水灌溉技术设备及新产品;新型节水专用材料与生化制剂;农艺节水技术;现代灌溉系统水量监控与调配技术及新产品;劣质水资源化与灌溉利用技术。③现代农业节水技术集成示范工程与产业化。最后分析了现代农业高新技术研究可能产生的突破与贡献。

关键词 农业节水 高新技术 节水灌溉 现代农业

Reflection on High-tech Development Strategies for Water-Saving of Modern Agriculture in C hina Kang Shaozhong 1 Xu Di 2(1.North west Sci-Tech Univers ity of Agriculture and Forestry ,Yangling 712100,China;2.China Institute of Water Resources and Hydropower Research ,Beijing 100038,China

A bstract :The strategic position of high-tech for developing China ′s modern agricultural water-saving is discued;it is pointed out that the modern agricultural water-saving is a high-tech problem ,which deals with a wide ran ge of scientific flelds ,including biology ,water resources ,agronomy ,materials ,information science ,chemical industry ,and environ mental protection etc..The Aim and principle for developing high-tech of modern a-gricultural water-saving are proposed.The main research contents of high-tech for modern agricultural water-saving include :1.leading edge techno-ogy for modern agricultural water-saving ,including regulation and control techniques for plants ′high-product water use physiology ,collecting crops ′water demand informations and accurate control irrigation techniques ,new control techn iques of root-division alternative irrigation for crops;2.key platform techniques for modern agricultural water-saving and new products ,includin g field water-saving irrigation technical equipments and new prod-ucts ,new special materials for water-saving and biochemical agents ,agronomy water-saving techniques ,water volu me monitoring and allocation tech-niq ues for modern irrigation system and new products ,poor-q uality water resources and irrigation utilization techiques;3.demonstration projects of modern agricultural water-savin g techniques integration and industrialization.Finally ,poible breakthroughs and contributions with modern agricul-tural high-tech researches are anal yzed.Key words :agricultural water-savin g

high-tech

water-saving irrigation

modern agriculture 1 发展我国现代农业节水高新技术的战略 地位

我国水资源供需矛盾日益尖锐、农业用水浪费严重、水污染问题突出,已成为严重制约我国国民经济可持续发展的瓶颈,是影响到国家安全的重大战略问

题。我国的农业缺水问题在很大程度上要靠节水解决,发展现代农业节水高新技术是保障我国人口高峰期食物安全、水安全、生态安全及整个国家安全的重大战略。

我国水资源总量为28100亿m 3,人均水资源量约2200m 3,约为世界平均的25%。预计到本世纪30年代,人口达到16亿高峰时,在降水不减少的情况下,人均水资源下降为1760m 3,将逼近国际上公认的1700m 3的严重缺水的警戒线!我国水资源时空分布不均,与国民经济发展的布局严重错位。地处

长江淮河一线以北的广大地区总面积占全国土地面积的65%,人口占40%,集中了我国的重要能源、化工等基地和全国51%的耕地,但水资源总量只占全国的20%,许多地区人均水资源已大大低于1700m 3的缺水警戒线,区域性缺水更为严重。

我国在水资源紧缺的同时,农业用水浪费却相当严重。一是灌溉水的利用率低。渠灌区渠系损失达50%~60%,井灌区水的损失也达40%,浪费极为严重。二是自然降水利用率低。我国主要依靠降水的旱农区约有8000万hm 2,70%分布在年降水250~600mm 的北方地区,由于粗放经营,农田对自然降水的利用率只有56%,而这其中还有26%的水分消耗于田间的无效蒸发。三是农业用水的效率不高。按最新统计估算,我国农业灌溉水的利用效率仅有1.0kg /m 3左右,旱地农田水分利用效率为0.60~0.75kg /m 3,全国平均水的利用效率约为0.8kg /m 3。上述指标远低于发达国家的水平。可见,在缺水现象的背中国农村水利水电·2001年第10期 后蕴藏着巨大的节水潜力。

农业是我国用水最多的产业,也是节水潜力最大的产业。目前,我国灌溉用水总量3600~3800亿m3,占全国总用水量的65%。按照水利部、中国工程院等的预测,在不增加灌溉用水的条件下,2030年全国缺水高达1300~2600亿m3,其中农业缺水500~700亿m3。如果我们把农业灌溉水的利用率由目前的0.45左右提高到发达国家的0.7,则仅节水灌溉一项即可节水900~950亿m3!如果我们同时能够提高单方水的效率,农业不仅可以解决7亿t左右食物生产的用水,还可以富余出400~500亿m3的水用于国民经济的其他重要领域,这无疑对整个国家的社会安全和经济安全是一个重大的贡献。

近年来,我国的农业节水工作得到了党中央、国务院、党和国家领导人的前所未有的高度重视。党的十四届五中全会和十五届三中全会相继强调指出:“增加有效灌溉面积,大力普及节水灌溉技术”和“大力发展节水农业,把节水灌溉作为一项革命性措施来抓”。党的十五届五中全会通过的中共中央关于制定我国国民经济发展的第十个五年计划的建议中也对我国的水资源短缺和农业节水问题给予了前所未有的重视。在九届人大二次会议的《政府工作报告》中也提到:“大力发展节水农业,推广多种形式的节水技术”。江泽民总书记在1999年视察黄河时强调指出:“当前要把节约用水作为一项紧迫的首要任务抓紧抓好。改变大面积漫灌这种粗放式的耕作方式,实现农业的集约式发展。”李鹏委员长1998年在参加九届人大一次会议安徽代表团时的讲话中谈到:“中国发展农业除了采用现代先进技术外,一个核心的问题就是要搞节水农业。”李岚清副总理1999年以来对节水灌溉作了三次批示,指出:江泽民同志十分关心节水问题,并列入十五大、中党委工作要点和政府工作报告等重要文件,望能列入重大可持续发展战略,并给予更大力度的支持。他还希望有关高校和科研机构加快适合我国国情的农业节水技术的研究,让广大农村尽快用上易于推广、成本低、效益好、多种形式的节水灌溉设备。2001年8月李岚清副总理又批示:“水是人类生命之源,节水是维持生命延续永恒的主题,要根据中国国情、地情因地制宜地研究发展多种模式的节水灌溉,发展节水灌溉产业”。所有这些表明,加大农业节水技术的研究开发和推广力度,尽快建立适合我国国情的农业节水技术体系,已成为保障我国水安全、生态安全不可替代的和刻不容缓的重大战略举措。现代农业节水是一个跨多学科的高科技问题

现代农业节水技术如喷微灌是节水和农业高效用水的措施之一,但并不是喷微灌管道安装好了就是节约用水了。现代农业节水技术是在传统节水技术的基础上,以高产、优质、高效、安全和改善生态环境与可持续发展为目标,通过应用现代生物、信息和新材料等技术,大幅度提升农业节水的科技水平,促进农业节水技术向着定量化、规范化、模式化、集

成化和高效持续方向发展,形成具有国际竞争能力的农业节水高科技产业,实现节水高效农业的跨越式发展。

随着20世纪中叶以来科学技术出现的重大突破,农业灌溉用水管理中,大量的借助于土壤水动力学、植物生理学的理论、现代数学方法和计算手段等,试图从整体上相互作用上考虑水土作物大气之间的相互关系,定量描述土壤植物大气连续体中水分、养分运移转化过程,制定科学的水肥调控方案,使农业节水的研究由单纯的实验性质变为一门有较严谨的理论基础和定量方法的科学。计算机技术、电子信息技术、红外遥感技术以及其他技术的应用,使土壤水分动态、水盐动态、水沙动态、水污染状况、作物水分状况、农田微气象数据等方面的监测、采集、处理技术得到发展,并促进农业用水管理水平的提高,进行科学的水管理。如精准灌溉(Precision Irriga-tion是精准农业(Precision Agriculture的一个组成部分。精准农业代表着20世纪90年代农业生产的最高水平。西方国家“精准农业”的主要内容是运用全球卫星定位系统(GPS和地理信息系统(GIS、遥感技术(RS和计算机控制系统,按照田间每一操作单元的具体条件,精细准确地调整各项土壤和作物管理措施,最大限度地优化使用各项农业投入,以获取最高产量和最大经济效益,同时保护农业生态环境,保护土地等农业自然资源。因此,在水资源十分紧缺的条件下,未来“精准灌溉”管理系统在我国的发展和应用应当是有前景的,将成为我国21世纪农田灌溉学科的发展热点和新的农业科技革命的重要内容,以及提高农业用水效率和单位面积产量的关键。材料技术的创新也将使渠道防渗、管道灌溉、覆膜灌溉、坡面集雨技术产生突破。农业节水由过去丰水高产型灌溉向节水优产型的非充分灌溉,以及充分考虑作物生理特性的主动施加有益亏水度的调亏灌溉,畦灌向喷微灌、单一灌向肥药联用以及多种现代覆盖材料等方面发展,组成现代节水系统工程。

农业用水的浪费主要发生在渠系输水、田间灌水、土壤储水保水和作物用水等环节。要提高农业用水的水利用率和水的生产效率,不仅涉及到土壤植物大气系统中的界面过程、水分传输和系统反馈的机制、水分调控的途径以及大气水、地表水、地下水、土壤水的转化关系,还涉及到利用现代高技术对水资源、土壤水分和作物水分进行监测监控,采集作物对缺水反应的信息并根据作物需水规律进行精量

灌溉,开发有特殊环境参数要求的抗低温、耐老化的新型节水材料和设备等一系列与农业节水相关的前沿性高技术和关键技术。因此,必须以农田土壤作物大气系统(SPAC水分动力学,灌溉水土壤水作物水光合作用干物质量经济产量转化效率关系,水土作物环境关系等具有多学科交叉性和综合性的若干重大前沿性问题研究为基础,探索现代农业节水技术体系,达到同时提高水的利用率和水的生产效率的目的。

现代农业节水是一个跨多学科的高科技问题,需要生物、水利、农艺、材料、信息、化工、环保等多方面的技术支撑。但目前在农业节水领域还缺乏适合中国国情的技术体系和产品。因此,迫切需要对农业节水前沿性问题进行原创性研究,通过水土植物关系、干旱条件下植物根信号传输和气孔反应的机制、干旱胁迫锻炼对植物超补偿功能的刺激等问题的研究,带来节水原理与技术的创新,促进节水新思路的问世和源头高技术的产业;需要研究一批新的关键平台技术,带动农业节水常规技术平台的提升;需要开发一批新的节水新产品,促进产业化。发展我国现代农业节水高新技术的目标与原则农业节水涉及水源、输配水、灌水、保水、用水等五个大部分环节和相应管水措施,基础在于生物学和工程技术两个方面,既不是简单的节水灌溉问题,也不是简单的农艺或生物节水问题。因此,需要将水利工程、土壤学、作物等学科有机结合起来进行研究,形成多学科相互交叉、渗透的新的研究领域。必须把农田SPAC中的水分运行过程的研究和最优调控降水(灌溉水土壤水作物水光合作用干物质量经济产量过程作为研究主线,由水分调控、水肥耦合、作物生理及作物遗传改良等三个方面,探索提高各个过程中水的转化效率与生产效率的机理,研究其实现途径。

农业节水研究是一个有明确应用目标的领域,因此,不应仅局限于一些纯的机理性的研究。要在解决其重大科学问题的同时,为农业高效用水探索出新的途径,为开发新技术指明方向,并应具有前瞻性。做到既在解决科学问题上具有重大作用,又要为解决我国国民经济可持续发展所面临的水危机做出实实在在的贡献。

发展我国现代农业节水高新技术应以建立具有中国特色的现代农业节水高新技术体系为目的,以保障国家安全、食物安全和生态安全为目标,以提高渠系水利用

率、农田水利用率、作物水分生产效率和农业生产效益为核心,选择现代农业节水技术领域的若干重大技术实施重点突破,按照现代农业节水前沿技术、关键平台技术与新产品、技术集成模式与示范工程及产业化三个层次,研究一批植物高效用水生理调控及植物缺水信息采集与精量控制灌溉技术为重点的现代农业节水前沿高技术,研究和开发一批适合国情的高效、低能耗、低投入、多功能的农业节水关键平台技术和新型节水材料及制剂,带动现代农业节水技术的有机集成和示范及产业化。大幅度提高农业用水效率和效益及农产品的国际竞争力,推动农业产业结构调整,促进国家节水目标与农民增收目标的有机融合,推动我国农业节水的跨越式发展,为在未来30年农业用水零增长条件下人口高峰期食物安全提供现代农业节水的高技术支撑。我国现代农业节水高效技术研究的主要内容 4.1 现代农业节水前沿技术

围绕作物生理需水与用水、精量控制灌溉等领域,对现代农业节水前沿技术问题进行原创性研究,通过水-土-植物关系、干旱条件下植物根信号传输和气孔反应的机制、干旱胁迫锻炼对植物超补偿功能的刺激等问题的研究,带来节水原理与技术的创新,促进节水新思路的问世和源头高技术的产业;研究一批植物高效用水生理调控及植物缺水信息采集与智能控制灌溉技术为重点的现代农业节水前沿高技术,为我国现代农业节水事业的发展提供应用基础理论和技术储备。具体包括:(1植物高效用水生理调控技术。研究主要作物节水条件下产量形成及可视化的生产模型;维持农作物较高水分生产效率的生理和生态学过程参数;农作物根系微生态系统水分吸收功能调控模型和水分利用整体超补偿功能环境反应模型。不同生态区域内主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻非充分灌溉条件下的需水量季节分布和计算模式,不同节水技术条件下作物需水和耗水模型,主要作物的需水指标体系及需水量数据库;水分生产函数与有限水量条件下的非充分灌溉制度,不同节水灌溉方式下非充分灌溉制度的实施技术。主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻、果树调亏灌溉的指标体系(最佳调亏阶段和调亏程度,不同养分水平或施肥条件下的调亏

灌溉指标与调亏灌溉模式,作物调亏灌溉田间实施技术。生态建设中主要林草的耗水模型和生理需水指标,林草植被保育与建设区的水分资源承载力,生态植被建设过程中有限水的最优利用与调控技术。

通过上述研究,将获得作物生理节水潜力及降低作物耗水系数、提高作物水分生产效率的控制参数和节水条件下作物生产的可视化模型,建立小麦、玉米、水稻、棉花等主要作物及生态植被建设中主要林草非充分灌溉条件下的需水量估算模式和不同地区与不同水文年份的需水量数据库及非充分灌溉模式,形成节水高效的非充分灌溉与调亏灌溉综合技术模式。

(2作物需水信息采集与精量控制灌溉技术。研究作物对水分亏缺信息的感受、传递与信号转导的过程,作物水分信号诊断指标体系,利用作物茎杆变形测量诊断作物缺水状况的技术与新产品;作物水分区域分布的监测技术;作物蒸腾过程快速监测技术;土壤水分动态快速测定与预报技术及新产品;区域土壤水分的空间变异性与最佳动态监测布点方式;区域土壤墒情预报技术。以土壤墒情预报、作物水分动态监测信息与作物生长信息的结合为基础,运用模糊人工神经网络技术、数据通讯技术和网络技术建立具有监测、传输、诊断、决策功能的作物精量控制灌溉系统;研制智能化的灌溉信息采集装置、田间灌溉自动控制设备、智能化灌溉预报与决策支持软件。

(3作物控制性分根交替灌溉新技术。近年来,提出了限水灌溉(Limited Irrigation、非充分灌溉(Non-Full Irrigation等,这些方法的提出及实施,对由传统的丰水高产型灌溉转向于节水优产型灌溉,提高水的生产效率起到了积极的作用。但是,这些方法仍然是仅考虑在时间上的调亏或水量的优化分配,没有考虑植物根系的功能和根区土壤的湿润方式对提高水的生产效率的作用。

控制性分根交替灌溉(Controlled Roots-Divided Alternative Ir-rigation CRAI的概念与传统概念不同,传统的灌水方法追求田间作物根系层的充分和均匀湿润,而CRAI则强调从根系生长空间上,改变其土壤湿润方式,人为控制或保持根区土壤在某个区域干燥,交替使作物根系始终有一部分生长在干燥或较干燥的土壤区域中,限

制该部分根系吸水,让其产生水分胁迫信号传递至叶气孔,形成最优气孔开度,而使另一部分生长在湿润区的根系正常吸水,减少作物奢侈的蒸腾耗水,还可减少棵间全部湿润时的无效蒸发和总的灌溉用水量,亦可通过对不同区域根系进行交替干旱锻炼和其存在的补偿生长功能而刺激根系的生长,提高根系对水分和养分的利用率,最终达到以不牺牲作物的光合产物积累而大量节省水量目的的一种新型灌溉节水技术。这种新型节水技术自提出以来,经在人工气候室内进行的分根交替供水试验表明,在光合产物基本不减少的前提下,比全面积均匀供水方式节水34.0%~36.85%。由此设计的玉米控制性分根交替隔沟灌溉技术,经在甘肃民勤沙绿洲试

验,在保护高产的水平下,比常规地面节水技术节水33.3%,效果显著,而且不增加投入,易推广。这将具有广阔的推广应用前景,目前还需进一步研究该种方法的最佳田间灌水技术方案,开发适于控制性分根交替灌溉的新型灌水器和与这种灌水技术相配套的作物栽培技术体系。通过该技术的研究与开发,可节水30%以上,水分利用效率提高40%~50%。

4.2 现代农业节水关键平台技术及新产品

以水源开发利用、灌溉输配水、田间节水灌溉、用水管理和农艺与化控节水等领域为重点,研究关键平台技术,研制一批新型的农业节水产品与设备及新材料,为我国农业节水提供适合国情的实用性应用技术。具体包括:(1田间节水灌溉技术设备及新产品。研制抗堵、耐用、价廉的微灌灌水器;新型微灌过滤器、注肥器及系统控制设备;研究节能异形喷嘴喷头、可调仰角及可调雾化程度的喷头、喷洒区域为矩形的喷头;适宜于园林喷灌的升降式喷灌装置;改进扇形转动的摇臂式喷头,提高其可靠性和耐久性;开发新型移动式轻小型喷灌机组,智能控制低压变量自走式喷洒机组;研制开发国产激光平地铲运设备和相应的液压升降控制系统,田间波涌灌溉技术的波涌控制阀,田间多孔闸管系统,田间灌溉自动控制设备;实施分根交替灌溉的田间灌水管道和灌水器的最优构造,实现分根交替灌溉技术的配套设备。研究利用小水源新型微型提水机具,适合集雨水源和非管网化水源的新型微型局部灌溉系统及田间配套设备;适合家庭规模的可调式小型免耕坐水播

种技术与设备,集灌水、播种、施肥于一体的新型多功能行走式局部施灌机;适合利用雨水造林的专用节水机具。

(2新型节水专用材料与生化制剂。研究微灌专用纳米材料及产品;高强度、轻型金属管材,高分子复合材料的大口径管材、管件及配套设备。利用纳米技术改进防渗材料的性能;新型土壤固化剂;新型复合土工膜料和填缝材料的改进;新型保温复合材料和环保型混凝土补强新材料,防冻抗裂剂的合成工艺与应用技术。研究和开发适合旱区雨水集蓄的新型低成本、高效率的坡面集雨固化土材料、绿化环保型集雨面喷涂材料、生物集雨材料。研究与开发可被微生物完全分解成对环境无害物质的农用地膜;生物全降解膜制造材料和工艺,低成本聚乳酸共聚物材料;田间生物材料成膜技术与设备;具有增温、保墒、增产、无残留的多功能液体覆盖材料;乳化剂原材料及配方技术、各类添加剂的复配技术、生产工艺及设备等。

研制新型长效保水剂与节水抗旱种衣剂,植物蒸腾抑制剂,土壤结构改良制剂,控制农田灌水水流入渗的化学制剂。

(3农艺节水技术。研究新型保墒耕作技术和覆盖保墒技术,土壤水库充蓄增容技术;抗旱节水作物品种筛选的定量指标,不同品种作物的抗旱性与节水效应对比,间作套种模式和节水高产栽培技术体系。

研究喷微灌条件下不同灌溉技术参数组合时作物根区水分养分迁移、转化和吸收的动力学过程,喷微灌条件下作物根际水肥耦合、根际营养调控以及作物根际微生态系统中物质循环与调控模型,水肥一体化管理技术,以提高水肥耦合利用效率为目标的喷微灌技术参数最优组合,建立适用于喷微灌系统的水肥精量施用专家管理系统和模型。研究精细地面灌溉下作物根区水分养分的迁移过程和可视化模型,不同灌溉技术要素组合与不同灌溉制度对作物根区水分养分利用效率的影响,灌水均匀度与作物水分养分利用效率的关系,水肥互激作用,提高水分养分耦合利用效率的最佳灌水技术要素组合,主要作物优质、高效施肥方法与灌溉制度,水肥一体化调控的配套技术。

(4现代灌溉系统水量监控与调配技术及新产品。研究开发水头损失小、价廉、精度高、抗干扰性强的渠系量水设备、新型量水槽,具有量水和水量调控双重功能的取水口量水设施,新型管道量水仪表,适合北方高含沙渠道采用提水装置,以及经济实用的灌区自动化量水二次仪表及设备、井灌区计量用水卡等。开发基于局域网络、Internet网络与RS和GPS技术相结合的灌区动态管理信息采集、传输和分析技术,灌溉系统的计算机识别技术;动态配水系统下非恒定流模拟仿真技术和水量流量实时调控技术,灌溉系统动态配水管理软件。研究灌区中央控制系统自动控制技术、水力自动控制技术、配水系统控制设施、当地及远端控制技术与设备;开发灌溉配水系统的闸门控制模式及基于模糊控制方法的灵活方便的控制器;灌区多水源联合调配模式与智能决策支持系统。

(5劣质水资源化与灌溉利用技术。研究污水灌溉对土壤、地下水资源的环境影响和土壤对污水的调蓄自净能力,不同作物的耐污度,污灌安全的量化指标体系。开发适用于城镇生活污水资源化的新型高效、价廉的持续性处理技术(利用土壤过滤与吸附、土壤微生物作用与农作物的吸收等生物处理技术;研究污灌下的不同灌水方式、污净水混灌或轮灌的应用技术、不同污灌方式下的作物灌溉制度;生活污水城镇绿化应用技术。研究咸水灌溉控制指标体系和作物灌溉制度,咸水灌溉后土壤水盐运动规律与调控理论,咸淡水轮灌模式,咸水开发利用与农业综合措施相结合的成套技术;咸水开发利用技术。

4.3 现代农业节水技术集成示范工程与产业化

对现代农业节水技术进行组装配套与有机集成的基础上,建立现代农业节水技术集成模式示范园区,示范和展示适合我国国情的农业节水技术体系,推动现代农业节水技术的普及应用;通过建立产业化基地、扶持和培育高科技型产业化企业(集团,促进我国农业节水产品的产业化,带动农业节水产业的技术提升。具体包括:(1现代农业节水技术集成模式与示范工程。建立西北内陆河生态脆弱型灌区、华北井渠结合灌区、黄土高原集雨农业区、北方引黄灌溉区、旱地农业节水区、南方水稻灌区等不同类型区的现代农业节水技术示范园区及现代农业综合节水

技术与设备展示基地。以农业节水高新技术和产品应用为载体,将节水灌溉技术、农艺节水技术和用水管理技术组装配套后作为技术集成模式的示范基地,形成各具特色的现代农业节水技术综合体系,加大农业节水高科技成果的显示度。示范园区和展示基地的建设不仅将为同类地区的农业节水高新技术发展提供样板和典型经验,还将成为技术成果伞型辐射推广的中心,起到提高我国农业节水技术整体水平、推动农业高效用水发展的重要作用。

(2农业节水高技术产品产业化。建立作物精量控制灌溉与灌区自动化监测产品、喷微灌产品、节水生化制剂与覆盖保

墒材料等现代农业高技术产品产业化基地,扶持和培育农业节水高科技企业,将农业节水关键平台技术成果和新产品在产业化基地和企业内完成产业化,建立具有资源优势和市场竞争力的农业节水产业,带动农业结构调整和产业升级,为农业节水产业化的发展提供样板。现代农业高新技术研究可能产生的突破与贡献

在现代农业节水前沿技术方面,将提出作物高效用水生理调控指标体系、作物非充分灌溉下的需水指标体系和灌溉制度、作物调亏灌溉的指标体系,建立作物水分信号采集与缺水敏感指标测定和作物精量控制灌溉方法、动态配水系统下的非恒定流模拟仿真与流量实时调控方法等,其研究内容无论是在应用基础理论上还是在技术上均具有源头创新性,将加速我国现代农业节水技术体系的建立。

在现代农业节水关键平台技术方面,主要突破点表现在对新技术的研发和对现有技术的升级换代上。其中对喷微灌系统智能化自动控制、喷微灌条件下水肥高效利用调控、激光控制平地下的精细地面灌溉、渠道和管网相结合的灌溉系统高效输水、网络技术支持下的灌溉系统动态配水等新技术的研发和应用,将大幅度地提高灌区输配水系统的工作性能和田间节水灌溉的技术水平,使渠系水的利用率提高20%~30%,田间灌水的利用率提高30%~40%,灌溉水的利用率至少提高20%~30%。

对灌区输配水系统自动化控制、灌区多水源优化调配、决策支持系统、渠道防渗抗冻胀、雨水集蓄利用、劣质水灌溉利用、农艺与化控节水等现有技术的改善与提高,将在农业用水的开源节流、土壤水库的充蓄增容、灌区用水与输配水的效率增长等方面显示出极大的作用和效益,会有力地促进对农业水资源的高效合理利用。

在农业节水重大产品及产业化方面,研制开发新型喷微灌产品与设备、精细地面灌溉与智能化灌溉控制设施、灌溉用水监控与量测设备、纳米节水灌溉新材料、节水生化制剂产品、抗旱施灌新机具等将成为农业节水产品领域的新增长点和创新之处,将有力地推动我国农业节水技术产品与设备的升级和更新换代。

通过新产品的研制与开发,将会形成3~5个具有国际竞争力的农业节水科技企业(集团,现代农业节水技术领域的总体水平达到国际先进水平。现代农业节水技术与新产品综合应用后可使灌溉水利用率提高到70%~80%,水分生产效率提高到2.0kg/m3,农产品产量提高25%~30%;旱作农业节水技术示范区的水分生产效率提高0.3k g/m3,产量提高20%~25%。每年的直接经济效益和综合社会经济效益分别达到150亿元和300亿元。同时,可以为全国大型灌区节水技术改造和300个节水重点县建设,实现节水灌溉面积到“十五”末达到2533万hm2、全国灌溉水利用率由现状的45%左右提高到50%、节水近200亿m3的目标,提供强有力的技术支撑与保障条件。◆[作者简介] 康绍忠,男,教 授

(收稿日期:2001-09-11(上接第24页

我国人口的绝大多数生活在农村,而且农业是他们赖以生存和发展的基础。随着城市化率的提高,相当部分农民会转移到城市,但绝大部分是“离土不离乡”,即仍然居住和工作在目前的农村地域中。21世纪我国的产业结构和城市化率将发生很大的变化,但不争的事实是16亿人口对农产品的巨大需求依然基本上由国内农业来承担。

经济增长方式是由生产力水平和科技水平决定的,农业是一个弱质产业,靠其自身的积累来提高生产力和科技水平需要一个长期的过程,而且在我国实现工业化的进程中,农业的剩余主要是用于支持工业的,真正实现工业对农业的反哺还需要一个长期的过程。因此农业经济增长方式的转变是一个紧迫的任务,但也是一个艰巨的任务。

历史欠账多突出表现在水资源的过度开发上,我国不少地区水资源的利用程度超过了世界公认的40%的警戒线,其中海河流域1997年高达89.4%,引发一系列的环境问题。随着农民温饱问题的解决,毁林开荒、毁草开荒、围湖造田等已得到扼制,但解决因农业对灌溉的依存性而导致的水资源过度开发问题,还需要长期的艰苦努力。

社会环境意识淡薄的问题,农村比城市更为突出,而且因受教育水平低、生活水平低等原因,提高农民环境意识的难度要大得多。

5.4 农业节水对生态环境建设的作用

加强生态环境建设从宏观上讲,就是要调整生产与环境、生产与资源、环境与资源三者的关系,实现经济、社会、生态环境的协调发展。水资源是我国国民经济发展在资源上的主要制约因素,也是农业资源中最为紧缺的资源,因此建设生态环境和提高农业用水效率必须同步进行,否则生态环境建设目标在相当范围内是难以实现的。

从微观上分析,生态环境建设尽管在历史长河中会释放巨大的经济、社会效益,但在当前和今后相当长的时期内更多地表现为社会效益,对于农业而言经济上的投入和产出是不匹配的。因此从总体上讲,正像不应以牺牲生态环境换取经济发展一样,也不可能以牺牲农业、农村和广大农民的利益来换取生态环境的改善。既然农业用水是解决生产与环境、生产与资源、环境与资源三个矛盾的关键,提高农业用水的利用效率和利用效益就成为保护生态环境必然的选择。结 语

农业节水在我国实现水安全、农业可持续发展、粮食安全、发展农村经济、加强生态环境建设等方面的战略地位和重要作用,不仅仅是国民经济和社会可持续发展所要求的,而且是我国农业资源,特别是水资源的严峻形势所决定的,因此农业节水是21世纪我国农业现代化进程的主旋律,它将构筑农业可持续发展的不可替代的坚实基础。◆

[作者简介] 赵竞成,男,教授级高工,总工程师(收稿日期:2001-09-11