节水高效农业科技发展规划战略研究报告(汇总3.0)_高效农业发展战略
节水高效农业科技发展规划战略研究报告(汇总3.0)由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“高效农业发展战略”。
国家中长期科学和技术发展规划战略研究
节水高效农业技术升级 战略研究报告（初稿）
农业科技专题05C课题组 二○○三年十一月十八日
目录
摘要............................................................................................................................1 第一部分
战略背景....................................................................................................2
一、关于节水高效农业.................................................................................................2
二、我国农业缺水形势异常严峻...................................................................................4
三、节水高效农业面临的机遇与挑战............................................................................7
四、发展节水高效农业的战略意义................................................................................9 小结...........................................................................................................................12 第二部分
国内外现状与趋势分析..........................................................................13
一、节水农业发展的总体态势.....................................................................................13
二、重大技术领域现状与发展趋势分析.......................................................................16 小结...........................................................................................................................26 第三部分
国内优势领域及技术瓶颈分析..............................................................27
一、概况....................................................................................................................27
二、优势技术领域分析...............................................................................................28
三、瓶颈分析.............................................................................................................34 小结...........................................................................................................................41 第四部分
发展需求预测..........................................................................................42
一、2020年节水农业发展目标预测.............................................................................42
二、农业用水供需平衡与潜力分析..............................................................................44
三、节水潜力预测与评价............................................................................................45 小结...........................................................................................................................47 第五部分
技术升级战略思路与重点......................................................................49
一、战略思路.............................................................................................................49
二、战略重点和主要任务............................................................................................50 小结...........................................................................................................................52 第六部分
重大科技需求与优先领域......................................................................53
一、重大科技需求......................................................................................................53
二、优先技术领域......................................................................................................61
三、重大项目建议......................................................................................................61 第七部分
保障措施与建议......................................................................................63
摘要
到2020年，我国农业将基本完成战略转型，但面对农业用水紧缺、缺水程度加剧等严峻形势，如不加速发展现代节水高效农业，势必难以支撑15亿人口基本食物安全生产的水资源保障，并对我国的粮食安全、生态安全乃至国家安全构成重大威胁。
我国的节水农业虽然在雨水利用、抗旱节水、植物节水潜能的挖掘、大田滴灌等方面取得了巨大的成就，目前仍然存在重大制约瓶颈，而且这种制约是全方位的，既有技术本身的问题，也有研发平台、政策机制和经济条件等方面的问题，导致我国节水农业技术发展的阶段性不明显，形成了金字塔状的发展格局，技术研发涉及面广，问题多，已经构成了对转型期节水高效农业发展的障碍。
二十世纪中叶以来，科学技术不断出现的重大突破使我们有机会重新审视节水高效农业技术发展的趋势。特别是信息科学、生物技术和材料科学的发展，为传统节水农业技术升级改造和现代节水高效农业技术的创新拓展了空间。面对未来15~20年农业和农村经济发展的客观需求，加快节水农业技术的标准华升级改造，加速信息技术、生物技术和材料科学在节水农业中的应用，加强节水农业基础科学理论创新和科学试验与创新平台的建设，是转型期农业发展和农村经济增长水资源保障的重大战略任务。
实现以上战略目标，要针对我国国情和区域经济特点，建立中国特色节水农业理论与技术体系，坚定不移地把节水农业的重点放在北方地区、放在田间，加快建设现代节水灌溉农业和现代旱作高效农业，实施制度节水战略、节水高技术战略、技术标准战略、产业提升战略和科技平台战略，力争在未来的15~20年，建立起适合区域水资源特点的节水型农作制度，突破节水抗旱超级品种选育的重大基础理论和关键技术，构建挖掘作物节水抗旱生物潜能的应用基础理论和技术，以信息化技术带动节水技术的标准化，创建节水高效农业技术模式的设计平台，加速节水材料与设备的产业化，为我国节水高效农业的健康发展提供持久的技术支撑。
第一部分
战略背景
一、关于节水高效农业
1、节水高效农业的内涵
节水高效农业是指节约和高效用水的农业，即在农业生产和农村经济活动中既要节约用水提高水的利用率，又要高效用水提高水的利用效率和效益。节水农业的根本目的是在水资源有限的条件下实现农业生产的效益最大化，其本质是提高应用于农业的单方水的经济产出。
从农业水循环和节水技术措施看，节水高效农业是包括了工程节水、农艺（包括生物）节水和管理节水措施的综合生产系统，具有明显的系统特征、效益特征和技术综合特征。
1）系统特征
在农业生产系统中，水是农业的重要资源和环境要素，但不是唯一要素，节水农业是一项农业和水利技术紧密结合，土、肥、水、作物等资源综合开发的系统工程。进入农业生产过程的水，从水源到形成经济产出，在降水、地下水、地表水、土壤水、植物水转换中有三个环节：第一，降水或灌溉水转化为土壤水；第二，土壤水转化为生物水；第三，通过作物生理过程形成经济产量。可以看出，农业用水过程中，水分的运动包括了蒸发、下渗、根系吸水、作物叶面蒸腾等复杂过程，这些过程发生在土壤——植物——大气所组成的系统中。农业用水是否节约和高效不仅受到水循环本身的影响，也受到整个系统中土壤条件、养分条件、农业生物条件等的综合影响。因此，节水农业是一项复杂的系统工程，需要从整个农业系统和生产过程中把握其系统特征，把节水作为农业生产的一个重要环节来认识。
2）效益特征
当前，世界各国节约和高效用水的基本环节有三个。一是减少降水、渠系输水、田间灌溉过程中的深层渗漏和地表流失量（包括渠系退水量和田间排水量），提高降水和灌溉水的利用率，减少单位灌溉面积的用水量；二是减少田间和输水过程中的蒸发蒸腾量；三是提高灌溉水和降水的水分利用效率，大量节约农田水分奢侈消耗而获取更高的产量和效益。从农业水循环角度分析，第一个环节节约的水是可回收水量，第二个环节节约的水量为不可回收水量，第三个环节节水是作物水分利用效率的大幅度提高（作物耗水系数的显著降低）。
减少田间和输水过程中的蒸发损失，是节约不可回收的水量，提高了有限水资源的利用率，是“资源型”节水。而降低作物耗水系数是节约了奢侈性水分消耗，提高了水资源的利用效率和效益，是“效益型”节水。因此，真正意义上的节水农业是节水增效的农业，具有显著的效益特征。
3）技术综合特征
就农业技术而言，节水技术与土壤、肥料、作物品种、耕作、栽培、植保、农业设施等各项措施是密切联系和不可分割的，因而节水农业技术具有综合的特征，具体可分为工程节水技术、农艺节水技术和管理节水技术，而每一类节水技术又包括许多方面。
工程节水技术包括：降水蓄积和水库（地上、土壤和地下水库）建造技术；减少输水系统水分损失的工程技术；节水灌溉技术等。
农艺节水技术包括：适水种植技术；抗旱节水新品种选育技术；节水灌溉制度；农田保墒技术；培肥地力、水肥耦合技术；化学抗旱节水技术等。
管理节水技术包括：水资源合理开发和优化配置技术；地表水地下水联合运用技术；劣质水开发利用技术；墒情监测与控制灌溉技术；产权与水价管理等。
2、战略转型期——节水高效农业发展的机遇期
改革开放以来，特别是1990年以后，主要农产品供给由长期短缺转变为总量基本平衡、丰年有余，粮食的自给率达到了99.6%，蔬菜、水果、棉花农产品等也出现了地区性、结构性过剩。在农业新的发展阶段，农产品的增长对资本和技术的依赖程度越来越强。1990年农业产出中物质投入消耗只占34.5%，到1995年和1997年相继上升到41.0%和43.2%，而物质投入对农业增长的弹性系数却在下降，资本和技术贡献率则越来越高。
2006年~2020年期间的15年是中国农业重要的战略转型期，农业要逐步实现由传统农业向现代农业、粗放经营向集约高效经营、单一产量向产量质量与效益并重、注重生产向生产与生态并重的转变，“建设现代农业，繁荣农村经济，增加农民收入”是这一时期农业和农村工作的主要任务。
未来15年的战略转型期也是农业与农村经济发展的重要机遇期：一是人口持续增长，到2020年人口要达到15亿，确保众多人口的粮食安全，粮食生产能力必须达到5.5~6.0亿吨；二是国民经济持续增长，到2020年，国民生产总值在2000年的基础上再翻两番，要求农村经济有大的增长，农业生产效率和效益必须有较大的提高；三是全面建设小康社会，促进农业和农村经济的可持续发展，生态环境有较大的改善；
但是，农业和农村经济同样面临一系列的挑战：一是随着城镇化、现代化的发展，以及农业产业结构的调整，耕地资源继续缩减，农田生产与生态负荷将进一步加大；二是国民经济和社会的快速发展，水资源非农业利用的增长速度加快，由于可开发的水资源有限，以及农业在水资源利用中的弱势地位，农业水资源将难以增加，甚至出现减少的趋势。
“两增一改两减”是转型期农业资源与农村经济的主要矛盾。在我国农业水资源日趋紧缺、综合国力逐步提高的条件下，节水农业的任务面临重大的战略转移，即在保证稳步提高粮食生产能力的基础上，由以增产为主要目标转移到提高效益目标上来，大幅度提高农业资源的利用率和利用效率，加快建立节水高效农业技术体系，走节水高效的道路。
二、我国农业缺水形势异常严峻
1、农业用水总量短缺，新增灌溉面积受水资源制约
我国是世界严重缺水的国家之一。据20世纪80年代初水利部门对全国水资源的评价结果，我国陆面年降水量为6.188万亿m3，其中水资源总量2.81万亿m3，现阶段人均水资源量约2220m3，为世界平均的25%，单位耕地面积水资源量为世界平均的80%，而单位灌溉面积水资源量仅为世界平均的19%。预计到2030年，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，将逼近国际上公认的1700m的严重缺水的警戒线！
因缺水以及由此引发的灌溉成本逐年上升，我国农田有效灌溉面积自1975年以来一直维持在7.08.0亿亩之间（图1），有效灌溉面积中每年尚有1亿亩左右得不到灌溉。全国每年由于缺水少产粮食700～800亿kg，造成的国民经济直接损失高达2000亿元。
水资源短缺已成为我国农业发展的首要限制因素，同时也引发了严重的生态环境问题，影响着未来经济的可持续发展。特别是经过建国以来大规模的建设，我国容易开发的水资源多已利用，农业和粮食生产靠大量消耗水资源、发展灌溉面积的外延型增长方式行不通了。水资源紧缺程度加剧和农业比较效益低的现实要求我们必须加快发展以提高水资源利用为重点的节水高效农业。
332、水资源时空分布不匀，区域性和结构性缺水问题突出
首先，地处秦岭淮河一线以北地区耕地占全国的65%，人口占40%，集中了我国重要的能源、重工等基地和全国51%的耕地，而水资源仅为全国总量的20%，许多地区人均水资源已大大低于1700m3的缺水警戒线，区域性缺水十分严重。尤其是我国粮食主要产区—黄河、淮河和海河流域的土地面积占全国的13.4%，耕地占39%，人口占35%，GDP占32%，而水资源总量（2164亿m）仅占全国的7.7%，人均水资源量仅500m，不足世界平均水平的1/17；耕地亩均水资源量不足400m3，水资源的供需矛盾更为突出。但目前粮食流通领域存在的“北粮南运”格局与水资源分布严重错位，导致区域性缺水矛盾加剧。如果不强化节水农业，农业将难以持续发展。
其次，季风气候致使降水年内分布极不均匀，69月夏季降水占6070%，华北地区高达80%。由于降水过度集中，水资源中2/3左右是洪水径流量，不仅给水资源开发利用带来困难，而且极易形成汛期洪水和非汛期枯水，干旱与洪涝灾害频发，每年水旱灾害面积约4亿亩，绝收面积达数千万亩。同时，我国降水的年变率为15～20%左右，降水年际间变化剧烈，加之水库调蓄能力的限制，致使许多地方经常出现连枯或连涝现象，给农业生产、人民生活和生命财产带来严重威胁。
第三，长期以来，我国农业生产数量性生产目标成功地解决了我国基本的食物安全。但从农业用水的效率和效益分析，我国农业存在这样一个基本事实，即：水分利用效率较高而经济效益较低。研究资料显示，我国的主要粮食作物小麦、玉米以产量计算的水分利用效率最高可分别达到1.35和1.78kgmm-1mu-1，与节水发达的美国、以色列等国家处于同一水平，但在单方农业用水的综合经济产出（包括农林牧等）方面，我国为0.2USDm-3，而以色列已经超过1USDm，差距十分明显。这种情况表明，现阶段我国农业处于一个生产性低耗水而结构性高耗水的状态，结构性缺水问题突出，严重制约了农业的可持续发展。因此，建立针对不同区域水资源状况的节水型的农业结构、品种结构、产品结构和产业结构势在必行。-
3333、增水能力有限，缺水程度加剧，灌溉的增产作用下降
在缺水条件下，一方面要满足新增人口和新增消费的农产品供应，农业用水需求增加；另一方面农业用水占总用水量的比重逐年下降。建国以来到改革开放（1980年），我国粮食总产由解放初期的1.13亿吨提高到3.21亿吨，增长了1.84倍，同期农田灌溉用水量和有效灌溉面积分别由956亿m3和2.39亿亩增加到3574亿m3和7.33亿亩，分别增长了2.82倍和2.07倍。1980年农业年用水总量占全国年总用水量的比重为88%，灌溉用水占总用水的比重为80%。可见，灌溉农业的发展对短缺经济时期的粮食增产发挥了重要的不可替代的作用（图7）。
但改革开放20年来，随着水资源紧缺的矛盾日益突出，我国粮食总产由1980年的3.2亿吨增加到1999年的4.9亿吨，增幅达52.6%，同期农业用水分别从1980年的3574亿m3和7.33亿亩增加到1999年的3869亿m和7.98亿亩，增幅分别为8.3%和8.9%，灌溉农业增产的作用在减弱。同期农业年用水总量占全国年总用水量的比重从88%下降到70%，基本维持在39004000亿m3，灌溉用水占总用水的比重也由80%下降到65%，约维持在35003600亿m左右（图8）。
据估计，到2030年我国人口达到16亿高峰时，全国总用水量将增加到8000亿m3，农业用水的比重将从目前的72%下降到52%，农业用水特别是灌溉用水总量不可能有大的增加，而粮食总产最低要达到6.4亿吨，农业生产缺水程度加剧（图）。
334、水质严重恶化，可用水资源量严重不足
根据1998年《中国水资源公报》，全国废、污水排放总量约为593亿吨，为水资源总量的2%左右。由于90%的废污水未经处理或处理后未达标就直接排放，使河流、湖泊、水库遭受了不同程度的污染，近海水产业的生产能力几乎丧失。通过对全国92100km长度的河流进行水质评价，结果显示：符合饮用水标准的仅占1/3左右，有11%的河长水质低于农田灌溉水质标准要求，约有6%的河流水中有毒含量超过排放标准或有机污染达到黑臭程度。在北方的辽河、黄河、淮河、海河等流域，污水与地表径流的比例高达1：14～1：6，全国湖泊约有75%以上的水域水质受到严重污染。全国118个城市的饮用水调查显示：64%的城市地下水受到严重污染，33%的城市地下水受到轻度污染。水质的严重恶化使已经紧缺的水资源可利用量下降，加剧了水资源的紧缺程度。
5、气候变化加剧了水资源的不稳定性和区域性缺水
根据研究，由于人类活动产生的温室气体导致温室效应增强，未来50年全球气温可能升高1.3～4.0摄氏度。气候变暖虽然有许多的不确定性，但包括降水在内的气候要素的不稳定性将增加。可以预见的是，我国不同地区的降水变率将升高，气候突变和极值天气（如洪涝、旱灾等）的发生概率将升高。
从建国以来近50年的降水和气温资料分析，我国在近20年来北旱南涝的趋势在加剧。80年代华北地区持续偏旱，京津地区、海滦河流域、山东半岛10年平均降水量偏少10～15%。进入90年代，黄河中上游地区、汉江流域、淮河上游、四川盆地8年平均降水偏少5～10%。
统计资料和气候变化研究结果显示：全国范围水资源总量变化不大，而北方地区持续出现的枯水年份和近年来水旱灾害发生频率加快、危害程度加剧的事实表明，区域性水资源短缺在加剧，水资源的不稳定性在增加。
三、节水高效农业面临的机遇与挑战
1、自然降水转化利用率低，地下水资源过度消耗
因降水集中，排洪量大，又缺乏有效的拦蓄措施，我国降水资源化系数只有约45%。目前全国年农业用水4000亿m3，只占陆地年降水总量的6.5%，占水资源总量的14.2%。我国旱地农业区约有12亿亩，70%分布在年降水250600毫米的北方半干旱和半湿润偏旱区，对农田自然降水的利用率只有50%左右，有限的降水资源利用率低。但在我国华北平原井灌区，由于耕作制度的改变，自然降水的低效利用不能满足农业生产的需要，亏缺部分全靠超采地下水来补充，造成地下水连年连片下降，京津、冀枣衡、沧州、德州的漏斗已连成一片，面积超过3.2万km2，中心处水位降至地面以下7090米，京郊、太原、淄博的一些地段已近疏干。轻视自然降水的高效利用而超采地下水资源已经给我国北方灌溉农业的发展构成严重威胁。
2、农业节水基础设施老化，灌溉用水浪费严重
现阶段我国灌溉农业区面积约8亿亩，耕地灌溉率高达42%，灌溉用水量约3600亿m，占全国用水总量的65%，紧缺的水资源过多消耗于农田灌溉是迫不得已的选择。然而，我国农业灌溉用水中渠灌面积较大，渠灌区渠系损失达50%，农田蒸发损失17%，实际利用量仅有33%，水的利用率和利用效率都很低。另一方面，传统的粗放型灌溉模式导致每亩实际灌水量达到500m3，连同降水超过需水量的1倍，有的超过2倍，浪费极为严重，极大地制约了灌溉农业的效益。
33、农业水资源利用效率和效益低
我国目前灌溉水的利用效率为1.0kgm-3，旱地农田水分利用效率仅有0.45kg/mm亩（0.67kgm-3），农业生产过程中水的利用效率低。我国地下水已开采量占可开采量的31%，占总用水量的20%，其中一半以上用于农业生产，已相当于美国地下水的开采水平，但同美国农业经济发展相比，我国的农业经济发展水平较低，与地下水开采水平不成比例，暴露出用水经济效率低的事实。
4、我国农业用水的格局决定了节水农业的潜力不容乐观
我国农业灌溉中，1999年水稻灌溉面积4.3亿亩，占总灌溉面积的52%左右，用水量 7 占总灌溉水量的55～60%左右，节水潜力最大的稻作区——江南和华南地区水资源丰富，虽然水稻节水潜力较大，但水资源较为丰富的南方地区节约的水资源对缓解全国缺水的形势贡献有限。因此，我国节水农业的重点地区—广大的北方地区依然面临严峻的缺水形势，对全国农业节水的潜力和前景不宜盲目乐观。
5、节水农业投资不足，投向不适应发展需要
国家虽然水利设施建设方面投入不少，但主要的投向是水利骨干工程，农田配套工程不仅难以列入国家重点建设工程，也没有动员社会资本的投入，节水农业投资严重不足。尤其是全民节水意识不强的当前，需要调整国家投资方向和重点，把投资的重点放在田间工程、节水增收的示范工程和科技创新工程，才能推动节水农业的健康和持续发展。
6、节水与农户的经济利益分离
现阶段我国对节水农业的投入主要通过各种部门、地方、科研或其它项目形式下达、实施，这些项目在促进节水农业发展中起了巨大的积极作用，今后可能仍将是发展节水农业中的一种重要方式。同时，也应清醒地认识到，这种方式看起来国家为农户将节水设施送到了田间，但实质上忽视了节水项目是否增加了农民的收入这一重要问题，使节水的社会目标与农户生产的经济目标脱节。因此，作为农业生产主体的农户既没有节水的积极性，也没有投资节水的实力，即使国家出钱修建的设施也难以充分发挥节水效益。
7、节水农业任务面临重大的战略转移
改革开放以来，特别是1990年以后，由于农业投入的持续增加和技术的不断创新，农业的综合生产能力不断提高，农产品生产全面增长，主要农产品供给由长期短缺转变为总量基本平衡、丰年有余，粮食的自给率达到了99.6%。其它的与人们的生活息息相关的蔬菜、水果、棉花农产品等也都由于各种原因出现了地区性、结构性过剩，短缺时代已经结束，阶段性买方市场开始形成。
随着农业综合生产能力的大幅度提高和城乡居民温饱问题的解决，那种以追求农产品产量最大化为目标的生产方式再也适应不了市场的需要，增产不增收甚至减收的状况也给我们上了一堂生动的市场经济课。在效益最大化的刺激下，农业的商业化明显提高，各地涌现了一批优质农产品基地、高效农业示范区和农业高新技术园区，专业化生产、区域化布局已相继出现，调整产业结构、提高生产效益、增加农民收入、改善生态环境、增强国际竞争力、实现农业和农村经济持续发展已成为农业发展的主要目标。在这种情况下，节水农业的任务面临重大的战略转移，即在保证稳步提高粮食生产能力的基础上，由以增产为主要目标转移到提高效益目标上来，走节水高效的道路。
8、资本和技术投入对农业的促进作用显著上升，节水高效农业科技肩负重任
新阶段农产品的增长对资本和技术的依赖程度越来越强。据有关部门分析，1990年农业产出中物质投入消耗只占34.5%，到1995年和1997年相继上升到41.0%和43.2%，但同时，物质投入对农业增长的弹性系数却在下降，资本和技术贡献率则越来越高。
综观当今世界，知识经济加速发展，科学技术发展表现出重大单项技术突破带动行业整体技术的进步和系统化与集成化，并极大地推动了多学科的融合和社会的迅速发展。现代节水高效农业作为一项复杂的系统工程，更体现出对高技术带动下整体技术集成的迫切要求。因此，建立我国现代节水高效农业，必须以节水增效为重点，立足于促进国家节水目标与农民增收目标的有机融合，以减少田间和输水过程中蒸发量的“资源型”节水和降低作物耗水系数的“效益型”节水技术为核心走高技术与大资本结合的道路，实现短缺水资源的技术与资金替代。
四、发展节水高效农业的战略意义
1、发展节水高效农业是保障食物安全的重大基础战略
我国是拥有占世界五分之一人口的大国，粮食需求基数大，确保21世纪的粮食安全是中国政府对全世界的庄严承诺。我国面临巨大农产品需求压力，由于人们对农产品特别是主要食品需求的刚性较强，我们又不能过分依赖国际农产品市场，这就决定了我国农业配置的选择空间不大，农业和农村经济必须立足于国内的农业资源和环境条件。据预测，到2020年我国的粮食总需求将达到6亿吨左右，如要保障我国的食物安全，并不对世界粮食市场造成太大的冲击，那么我国的粮食自给率应控制在95%左右。要达到这一目标，我国粮食综合生产能力应达到5.7亿吨以上，比2000年的4.6亿吨现状增加24%，平均每5年递增5.8%。
“九五”期间我国粮食生产上了一个新台阶，粮食总产达到5亿吨，比“八五”期间提高了10%以上，这一成就说明中国有能力解决21世纪16亿人口的吃饭问题。但同时也应清醒地认识到，未来三四十年我国粮食生产形势的严峻性：一是面临耕地面积减少、农业比较效益降低以及市场冲击等诸多方面的制约因素；二是面临着巨大人口的需求压力和水资源严重短缺的挑战。耕地资源有限，通过外延式发展增产粮食受到限制。随着国民经济的发展和农业发展新阶段的到来，农业生产出现了许多新特点和新问题，农业劳动力转移、小城镇建设以及人口的增加，耕地继续被占用的趋势难以避免。据统计，我国现有耕地近10多年来平均以每年0.3%的速度减少。按此速度计算，到2020年我国耕地将累计减少1.1亿亩，而我国三江平原、松嫩平原、黄河三角洲等地区可垦后备耕地资源为2.2亿亩左右，耕地净增加1.1亿亩左右，尚不足以抵消因粮食生产比较效益低于其它经济作物造成的粮食播种面积萎缩。因此，总耕地面积对我国粮食生产来说已成为刚性约束，依靠扩大耕地面积保证未来粮食生产能力的增长已不可能，未来粮食发展将主要依靠提高单位面积产出水平。而提高单位土地面积产出，关键是提高水资源的产出效率，走内涵式节水增产的道路。
我国是一个人口大国，在提高粮食生产能力和保持较高的粮食自给率的同时，也必须提高粮食生产的稳定性。因为粮食生产的稳定是保障食物安全的基础：一是可以保障我国较高的粮食自给率，减少粮食进口的经济压力；二是减轻粮食储备的压力。但是，近年来由于农田基础设施投资弱化，已建农田基础设施老化，功能和效益衰减，加之气候和水资源的不稳定性增加，粮食稳定性受到影响。如2000年因干旱缺水减产250亿kg，加上结构调整等其他因素，全年粮食减收450亿kg，变动幅度达11%。在水资源日益成为刚性制约的条件下，大力发展节水农业，提高农业用水效率是保障粮食生产稳定和国家食物安全的基础。
2、发展节水高效农业是改善生态环境的重要前提
由于过量和不合理用水，不仅是我国水资源短缺的问题进一步加剧，而且引发了严重的生态环境问题。一是由于过量引用地表水，致使河流干涸断流和土地退化，甚至沙化。如由于过量引用黄河水，黄河自1972年发生断流以来的27年间，就有21年出现断流，特别是90年代以来几乎年年断流，最长断流时间达226天，断流距离达700多公里，给黄河沿岸的工农业生产和人民生活造成极大困难。在新疆内陆河地区，由于上中游大量引水，下游水量大减或完全断流，导致土地退化和沙化。二是过量开采地下水，使地下水位大幅度下降，而引发严重灾害和一系列环境问题。全国出现区域性地下水漏斗56个，总面积大于8.3万km2，造成大批机井、机泵报废，并使提水成本越来越高。由于地下水位大幅度下降，仅辽宁、河北、山东三个省的沿海地区就有8个地市、29个县、112个乡镇出现海水入侵现象，引起8000多眼机井报废，减少井灌面积60多万亩，每年减产粮食2亿多kg，工业产值每年损失3.6亿元以上。甘肃民勤在用上万眼100多米的深井发展灌溉的同时，也带来了每眼水井周围15～30km半径内水位急剧下降，使本已非常脆弱的生态环境更加恶化。各地实践表明，只有大力发展现代节水农业，有效地减少农业用水数量，才有可能使生态用水得到逐步恢复，使改善生态环境的愿望得以实现。
3、发展节水高效农业是增加农民收入的战略途径
在加入WTO的情况下，我国农产品面临的国际市场的竞争日趋激烈：一是由于水源开发成本提高，如继续沿用传统的灌溉方式，其生产成本必将大幅度上升；二是过量采用低质水源，必将降低农产品质量。无论是从降低农产品生产成本，还是从提高农产品质量方面考虑，都应大力发展节水农业。
在农业发展进入新阶段的形势下，提高农业效益、增加农民收入、保护农业生态环境是今后相当长的一段时间内农业与农村经济工作的重点任务。而大力发展节水农业，可有效地降低农产品生产成本，增强农产品市场竞争力，从而使农民收入得到增加。
因此，发展节水农业关系到我国的农业现代化、农业竞争力，是有效应对WTO挑战和增加农民收入的战略途径。
4、发展节水高效农业是国家安全战略的重要组成部分
水资源是一种战略性资源，是一个国家的综合国力的基础构件。法国总统希拉克曾在1998年的世界水问题部长级会议上预言：“人类本世纪为能源而战，而下世纪将为水而战”。我国是世界上13个严重缺水国家之一，也是农业水资源严重紧缺的国家。在水资源严重短缺的同时，水资源时空分布极其不均，不仅开发利用难度大，而且水旱灾害频繁，并与国民经济发展布局严重错位。此外，水污染日趋严重，水质不断恶化，使原本紧缺的水资源可利用量下降。所以，中国的水资源问题已经不仅仅是短缺的问题，而是严重的水危机问题。水安全问题，以及由此引起的食物安全和生态安全等问题是事关国家、民族的前途和命运问题，是国家安全和中华民族的伟大复兴大业的重大战略问题！江泽民总书记早在1999年就指出：“水是人类的生命线，也是农业和整个国民经济的生命线”，充分体现了党中央、国务院对水问题严重性的高度重视。而实际上，中国的水安全和国家安全问题的确不容忽视，发展节水农业是国家安全战略的重要组成部分。
首先，建国以来我国水资源开发利用战略是基于和平环境的美好愿望确立的，非和平环境下的战略并没有引起重视。在这种思想指导和近半个世纪来之不易的和平环境下，我国水资源的开发战略几乎全部围绕经济建设和社会发展展开的，成功地解决了占世界1/5人口的温饱问题并跨入小康社会。但是，世界和平并非一帆风顺，特别是国际上的敌对势力遏制中 11 国的战略不仅没有改变，而且不断升级。在这种情况下，水安全问题和水资源开发战略必须从全新的、甚至是战争环境下的战略来考虑，做出各种紧急状态下水资源，特别是农业水资源利用的方案，保证农业生产提供足够的食物保障，才能真正保证国家安全。如以色列是世界上节水农业最为发达的国家之一，其农业用水策略是基于战争环境来考虑，即：在和平的环境下大力节约农业用水，发展耗水少而效益高的农产品生产，以国际贸易的方式获取必要的食物，走一条贸易节水的道路；而在战争环境下则不惜水资源和经济代价发展农业生产，确保战争环境下必需食物的基本自给。在国际社会中，以色列的水资源开发战略得到许多国家，尤其是发达国家的广泛认同，而他们真实的目的是把他们富裕的水资源当作战略物资，对缺水国家和发展中国家实施经济扩张和控制。从这个意义上说，农业用水和节水战略实际上已经成为事关国家安全的重大战略。
其次，我国农业是用水最多的产业，也是节水潜力最大的产业。目前，农业用水占到国民经济总用水量的70%以上，其中灌溉用水占农业用水90%以上，总量巨大，达3600～3800亿m3，但利用率却很低，仅0.4～0.45。如果我们把农业灌溉水的利用率由目前的0.45提高到发达国家的0.7，则仅节约灌溉一项即可减少引水900～950亿m3，挤出一部分水用于国民经济的其它重要领域，这无疑对国家安全是一个重大的贡献。
小结
我国未来农业用水总的态势是：水资源总量短缺，增水能力有限，缺水程度加剧，季节性、区域性和结构性缺水严重。而现阶段农业用水的状况是：自然降水和灌溉水的利用率低，水分利用效率和效益不高，在水资源总量短缺的情况下，部分地区和地下水资源过度消耗，引发了严重的水环境问题。与此同时，节水农业发展的政策与机制存在重大障碍，农业节水已经成为保障国家粮食安全、生态安全和水资源安全的重大战略问题。
我国的现代节水农业尚处于发展的初期阶段。抓住经济社会转型的有利时机，加快发展现代节水高效农业技术，建立中国特色的节水高效农业技术体系，是满足未来20年农业与农村经济可持续发展的重大战略，已迫在眉睫，其战略意义重大。第二部分
国内外现状与趋势分析
一、节水农业发展的总体态势
1、发展模式
随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施。节水农业发达国家在生产实践中，始终把提高灌溉（降）水的利用率、作物水分生产效率、水资源的再生利用率和单方水的农业生产效益作为研究重点和主要目标，在研究节水农业基础理论和节水农业应用技术的基础上，将高新技术、新材料和新设备与传统农业节水技术相结合，加大了农业节水技术和产品中的高科技含量，加快了传统粗放农业向现代节水高效农业的转变。
在世界范围内，节水农业因不同国家的经济发展水平和缺水的程度不同而存在不同的发展模式。以埃及、巴基斯坦、斯里兰卡、印度等为代表的经济欠发达国家，由于受其经济条件和技术水平的限制，节水农业的发展主要采用以渠道防渗技术和地面灌水技术为主，配合相应的农业措施以及天然降水资源利用技术的模式。而以以色列、美国、日本、澳大利亚等为代表的经济发达国家，节水农业的发展主要采用以高标准的固化渠道和管道输水技术、现代喷、微灌技术与改进后的地面灌水技术为主，并与天然降水资源利用技术，生物节水技术、农业节水技术与用水系统的现代化管理技术相结合的模式。
2、发展方向
农业用水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。要提高农业水的利用率和生产效率，不仅涉及到提高作物水分利用效率的生理与分子基础，而且与作物高效用水的需水指标、灌溉水—土壤水—作物水—光合作用—干物质量—经济产量的转化效率、农田生态系统中水分传输和调控机理及区域大气水、地表水、地下水、土壤水的转化过程有密切的关系，同时还涉及到利用现代高技术对农业水资源、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控制用水等一系列与农业节水相关的应用基础理论。
随着二十世纪中叶以来科学技术出现的重大突破，节水农业管理中，大量的借助于土壤水动力学、植物生理学的理论和现代数学方法和计算手段等，试图从整体上和相互作用上考虑水—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它技术的应用，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。材料技术的创新也将会使渠道防渗、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和组成现代节水系统工程。
现代节水农业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，大幅度提升节水农业的科技水平，促进节水农业技术向着定量化、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节水农业高科技产业，实现节水高效农业的跨越式发展。
3、发展阶段
国外十分重视节水农业技术发展阶段及其相关的基础理论研究，并应用这些理论指导节水农业发展，使节水农业技术进步具有鲜明的阶段特征。
首先，在科学规划的基础上，强化农田水利基础设施建设，采用管道与高标准的固化渠道将农业用水输送到田间，以最大限度的减少输水过程的水量损失，提高输水效率。
其次，在田间大面积推广应用现代喷灌技术、微灌技术和改进后的地面灌溉技术以及农业栽培、耕作等农艺节水技术的同时，充分利用天然降水资源，尽量减少农田水分损失，提高作物的水分利用效率。
最后，通过利用现代生物技术与农艺措施，选育和推广种植水分利用效率高的作物品种，调节和利用作物本身的生理功能和遗传特性，最大限度的提高作物水分生产效率。通过深入研究作物水分生理需求与田间水分转化机制，以作物水分信息采集为依据实施精确控制灌溉，并通过灌溉系统的科学管理来提高系统的运行效率，实现农业高效用水。也就是说，在建立了完善的输水系统和采用了先进的灌水技术后，节水农业发展的重点已经由输水过程节水和田间灌水过程节水转移到生物节水、作物精量控制用水以及节水系统的科学管理，并重视农业节水与生态环境保护的密切结合，在现代灌溉管理中考虑环境管理的内容，使之由过去的工程管理、用水管理、组织管理和经营管理这“四大管理”的内容扩充到包括“环境管理”的“五大管理”，由单纯的水量管理向水量、水质联合管理转变，注重水环境的监控和保护，以维持灌溉水源的永续利用和提高农产品的质量，这代表了现代节水农业技术的发展趋势与方向
3、中国态势
我国节水农业的工程硬件建设落后发达国家30—50年左右，节水农业的基础平台建设和高技术应用的整体水平也与发达国家有较大的差距。我国节水农业的科技发展需要根据中国国情解决30—50年以前甚至更长时间以前发达国家就解决了的节水农业工程建设问题，同时还需要追踪国际现代节水农业发展的趋势，关注发达国家目前研究的热点问题。我国节水农业的发展基本处于发达国家经历过的一、二、三阶段并成的状态，这决定了目前我国节水农业的发展需要同时考虑渠系和田间节水，同时应用节水灌溉技术、节水生物技术与农艺技术，在大面积、规范化应用常规技术的同时，积极推广较为先进的节水技术和研发节水高新技术的现状，使节水农业技术呈现“金字塔”格局。所以，与发达国家相比，我国节水农业研究的时间跨度更长、研究内容更为广泛。如果仅仅依据国际学科发展态势确定其重点领域和研究内容，满足不了构建具有中国特色节水农业技术体系和大面积发展节水高效农业的需求；如果仅仅考虑中国目前的现状，也不能满足未来发展的需求，必须两者有机地结合和很好兼顾。
我国的农业节水问题已引起党和国家领导人及全社会的高度重视。国家有关部门投入大量资金进行了节水重点示范县建设和灌区节水改造工程项目；“十五”期间节水农业技术体系与新产品被列入国家12个重大专项之一；各省（市、自治区）等地方政府也投入大量资金开展农业节水示范工作。这些工作的开展无疑对节水农业的发展产生了重要的促进作用。但目前对农业节水的应用基础理论研究未给予足够重视，特别是对发展节水高效农业中如何提高农业用水效率这个重大关键过程中的应用基础问题重视不够，农业节水工作还缺乏科学的应用基础理论指导和前沿技术储备。对与农业节水有关的重大应用基础问题还缺少建立在科学试验基础上的探索；对不同区域的灌溉水利用率、渠系水利用率、田间水利用率、降水有效利用率、作物水分利用效率等参数还缺少准确的监测方法和多年的基础数据积累。上述现象严重地制约了农业节水工作的开展。
二、重大技术领域现状与发展趋势分析
目前，国际上现代节水高效农业应用基础、关键技术研究及重大设备与产品研发领域的发展态势是：
1、节水农业研究开始由实验统计性质向具有较严谨理论体系和定量方法的科学转变，农田生态系统中水分迁移模拟与区域作物需水的定量计算模型得到较快的发展，尺度理论将是农业节水领域用定量方法解决实际问题的关键
国内外学者对微域的土壤—植物—大气系统（SPAC）水分运移进行了大量研究，但如何应用微观尺度的SPAC水分传输理论解决流域尺度水转化过程的描述仍有较大距离，这涉及到如何考虑土壤与植被的空间变异性以及水文地质条件的影响，把点上（微观尺度上）得到的模型扩展到面上、区域上应用的问题。为了解决这一问题，有关农田表面的空间变异性、尺度转换、各部分介质的非线性相互作用等将是未来研究的难点。
由于节水技术水平的提高和作物水分利用效率的改善，迫切需要研究农业结构调整、作物布局改变和非充分灌溉条件下的作物需水规律及其区域分布；而且过去有关作物需水量的研究以单点和单一作物的计算模型较多，对于区域多种作物组合的需水量计算还缺少科学的方法。有关作物需水量的计算方法目前应用最多的是Penman—Monteith方法，但此方法主要适用于单点的单一作物需水量计算，对于区域多种作物组合的需水量计算首先要根据不同代表点的气象观测资料计算代表点的需水量，然后用插值法绘制区域需水量的分布图，再根据代表点控制的面积用加权平均法确定区域需水量，但这种方法很难克服气象因素和作物需水的空间变异所产生的较大计算误差，没有考虑多种作物组合中作物与作物间的交互作用。20世纪60年代后期遥感技术的应用为用能量平衡法计算区域作物需水量提供了可能，20世纪80年代以后，利用遥感作物冠层温度估算区域需水量分布的研究变得十分活跃，并在一些发达国家得到了大量的应用。但目前在应用上还存在一些技术问题，如计算冠层表面热通量的SVAT模型参数的空间分辨率问题，陆地卫星热映像（TM）波谱参数和SVAT模型参数的定量对应关系等。另外，由于作物高效用水理论突破和节水调控新途径的开拓，需要考虑利用作物本身的生理功能挖掘其节水的潜力，减少作物本身奢侈的蒸腾量，传统的按能量平衡理论估算作物需水的方法和在充分湿润条件下获得的作物系数均遇到了严峻的挑战，迫切需要建立作物高效用水和非均匀湿润条件下的需水量计算方法及相应的作物系数值，以满足节水农业发展之需要。
2、水分胁迫对作物的后效性影响及其提高水分生产效率的机理已成为当前研究的热点，作物高效用水生理调控与非充分灌溉理论研究不断深入，利用作物生理特性改进水分利用效率（WUE）的研究将会更加引人关注
近年来，国内外提出了许多新的概念和方法，如限水灌溉(Limited irrigation)、非充分灌溉(No-full irrigation)与调亏灌溉(Regulated deficit irrigation)等等，对由传统的丰水高产型灌溉转向节水优产型灌溉，提高水的利用效率起到了积极作用。20世纪70年代以来，大量研究结果表明，植物各个生理过程对水分亏缺的反应各不相同，而且水分胁迫可以改变光合产物的分配。同时一些研究还表明，水分胁迫并非完全是负效应，特定发育阶段、有限的水分胁迫对提高产量和品质是有益的。植物在水分胁迫解除后，会表现出一定的补偿生长功能。在某些情况下，水分亏缺不仅不降低作物的产量，反而能增加产量、提高WUE。调亏灌溉就是基于上述认识，在作物生长发育的某些阶段主动施加一定的水分胁迫，即人为地让作物经受适度的缺水锻炼，从而影响光合产物向不同组织器官的分配，以调节作物的生长进程，改善产品品质，达到在不影响作物产量的条件下提高WUE的目的。但是，这些方法仅考虑在时间上的调亏或水量的优化分配，没有考虑作物根系功能和根区土壤湿润方式变化对提高作物WUE的作用。大量研究发现根区土壤充分湿润的作物通常其叶气孔开度较大，以致于其单位水分消耗所产生的CO2同化物较低。作物叶片的光合作用与蒸腾作用对气孔的反应不同，在一般条件下，光合速率随气孔开度增大而增加，但当气孔开度达到某一值时，光合增加不明显，即达到饱和状态，而蒸腾耗水则随气孔开度增大而线性增加。因此，在充分供水、气孔充分张开的条件下，即使出现气孔开度一定程度上的缩窄，其光合速率不下降或下降较小，但可减小大量奢侈的蒸腾耗水，达到以不牺牲光合产物积累而大量节水的目的。控制性作物根系分区交替灌溉节水新技术，强调交替控制部分区域根系干燥、部分区域根系湿润，以利于交替使不同区域的根系经受一定程度的水分胁迫锻炼，刺激根系吸收补偿功能，诱导作物部分根系处于水分胁迫时的木质部汁液ABA浓度的升高，以调节气孔保持最适宜开度，达到以不牺牲作物光合产物积累而提高作物WUE的目的。同时，还可减少棵间蒸发损失和深层渗漏。该项技术具有良好的开发前景和节水效果，但这种供水方式对作物WUE的影响和节水的机理以及最优供水模式等问题还有待进一步研究。另一方面，在存在土壤次生盐碱化威胁的地区，是否会导致土壤盐分积累，也需要做进一步的试验研究和分析。
国内外虽然对非充分灌溉条件下的作物水分生产模型进行了大量的研究，并相继提出了加法模型、乘法模型及加乘混合模型等，但它们大多是缺乏物理意义的统计回归分析模型，17 且水分敏感系数或指数在不同地区和同一地区不同水文年间的变化较大，因此需要通过对非充分灌溉条件下作物产量与水分关系的研究，建立参数变化比较稳定且具有较强物理意义的水分生产模型，还需要考虑不同土壤肥力和盐分水平对作物缺水敏感指数的调节作用，以实现水肥盐联合调控的目的；同时，需要由研究单点的作物水分生产函数，转向研究区域范围内的作物水分生产函数及其分布特征；从传统地研究小麦、玉米、棉花等大田作物，转向研究经济作物；而且对于不同作物和不同地区适用的非充分灌溉模式亦需进一步的深入研究。
3、作物WUE基因工程改良的研究正在世界范围内引起广泛重视，作物抗旱节水相关性状的基因定位、分子标记、基因克隆和转基因研究十分活跃，通过基因工程改良培育高WUE型和抗旱节水型作物新品种将成为节水农业中一个新的亮点
目前抗旱节水遗传改良研究的重点和方向是：随着生物多样性的日渐减少，进行作物抗旱节水种质资源的搜集和保存及开发利用研究，建立抗旱节水基因库，对抗旱节水及相关性状进行分子标记及基因克隆研究，利用常规杂交育种和转基因技术，培育抗旱节水新的优良品种。到目前为止国内外已在烟草、拟南芥、苜蓿、番茄、玉米、大麦、大豆、小麦、水稻等植物上开展了抗旱节水机理及分子生物学研究，及抗旱节水相关性状的基因定位，分子标记，基因克隆和转基因研究。从理论上来讲，能对WUE及其相关基因进行分子标记和定位，就能对这些基因进行克隆，凡是能克隆出调控光合速率、蒸腾速率和WUE有关的基因，一定会通过转基因方法进行转节水（高WUE）基因植物的培育和改良，但到目前还未见有直接转WUE基因的报道。由于作物抗旱性是由多基因控制的，与丰产性不易结合，而高WUE特性能将丰产性和抗旱性结合为一体，其育种潜力更大，应用杂交育种和转基因工程培育抗旱节水高产品种是一条新的途径。
农作物抗旱种质资源的发掘与利用方面呈现出以下几方面的发展趋势：
（1）以抗旱节水和水分高效利用的植物品种为核心的生物节水技术是进一步提高水分利用效率的根本措施。
（2）抗旱节水、水分高效利用及优质、高产等重要经济性状联合筛选、鉴定与新品种选育，是目前植物抗旱节水新品种选育的重要发展趋势；抗旱节水特性和水分高效利用特性相互关联而又有所区别。通过单一性状、单一生育时期及个体筛选鉴定出的抗旱品种与生产实际要求差异较大。在生产实践中抗旱不节水品种的推广应用使水资源环境进一步恶化，单一生育时期抗旱的品种由于气候及生态变化的复杂性而导致可应用性较差，个体抗旱节水特性在群体生产中可能没有优势，脱离经济性状的抗旱品种在推广应用上举步维艰。将抗旱、节水和水分高效利用及优质高产等重要经济性状统筹考虑，建立作物抗旱性鉴定评价方法与指标体系，并进行大规模的联合筛选与鉴定，有利于抗旱节水及水分高效利用作物种质资源的发掘及种质创新与利用，提高抗旱节水作物新品种选育水平，促进抗旱节水农业技术总体水平的持续提高，也有利于节水农业的持续发展。
（3）建立可操作性强的科学筛选鉴定技术方法与指标体系，是抗旱节水及水分高效利用鉴定和筛选技术的发展方向
长期以来，国内外广大研究工作者在认识植物抗旱机理、提高植物抗旱性方面做了大量的工作，包括作物地上、地下部分的形态、结构、生理、生化及其遗传规律等，发现不同植物或同种植物的不同基因型之间抗旱性差异明显。近年来，随着分子遗传学、基因组学、蛋白质组学及代谢组学的飞速发展，科学家们可以在分子水平去深入探讨植物抗旱节水的各种机理。因此，在建立科学的抗旱节水品种筛选鉴定方法与指标体系的过程中，从多个性状、全生育期、群体三个方面入手，对经济性状、形态学、生理生化和分子四个不同水平的研究结果进行系统的、综合的分析，势在必行。但迄今为止，科学、可靠、简便、可操作的植物抗旱节水品种筛选鉴定方法与指标体系尚未出台。
（4）抗旱节水种质资源的发掘与创新是生物节水农业发展的关键，也是未来抗旱节水研究与开发领域中的重中之重。抗旱节水种质资源的发掘与创新是现代抗旱节水育种工作的物质基础，历来受到各国政府和科学家的高度重视。因此，各国根据本国的生态条件，对收集的种质资源做了大规模的抗旱性鉴定、评价工作，筛选出了大量抗旱优异种质。我国在这方面的工作居于世界前列，为进行种质创新和选育优良品种奠定了良好的物质基础。在此基础上，抗旱种质创新得到了前所未有的发展，培育出了一批可供进一步育种应用的材料。对这些抗旱优异种质资源和创新材料及部分品种（组合）进行深入筛选，将大大缓解目前不同生产上抗旱品种缺乏的局面。在技术上，目前国内外都已经开始尝试利用分子标记辅助选择技术和转基因技术改良植物的抗旱性，常规方法与分子技术相结合将成为今后抗旱种质创新和抗旱育种工作的发展趋势。
4、农业节水新技术与产品研发速度较快，一批低成本、高效率的新型农业节水设备与制剂正在走向市场和大面积应用，产品日趋标准化、系统化，高效环保型节水材料与制剂是未来研发的亮点，高精度激光固化树脂快速成型技术应用将进一步提高节水灌溉设备的开发水平
地面灌溉技术研究方面，在土壤人渗过程中气阻影响研究的基础上，水平畦灌、阶式水平畦灌的研究不断深入，传统的畦灌、沟灌也由过去单纯研究灌水技术要素对灌水均匀性、水分深层渗漏的影响，转向综合研究灌水技术要素对土壤水肥运移、对水肥淋失的影响；同时，开发了膜上灌等新型灌水技术，并得到较大面积推广。水平畦灌是田面非常平整条件下的畦灌，要求供水流量大、土地平整精度高，用传统技术难以满足其精度要求，必须在进行大地测量后，采用激光平地技术。该技术在美国等发达国家被称为是地面灌溉最重要的进展之一。波涌灌溉利用了致密层在发展中不断减小田面糙率与土壤入渗特性这一客观规律，逐次为以后各周期的灌溉水流创造了一个加速水流推进与提高减渗效果的新接口。浑水波涌灌溉则是利用含沙量较高的水进行波涌灌溉，能够起到更加明显的效果。
在地面灌溉激光控制平地技术应用方面，更加注重与全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）等现代高科技手段结合，构筑更高水平的技术应用平台；并将精细土地平整技术应用与灌溉系统的设计密切结合，大幅度提高灌溉系统的运行特性。在地面灌溉实时反馈控制技术方面，将注重对地面灌溉条件下水流运动过程模拟模型进行完善，重点是对考虑田间地面平整状况的二维入渗模型开展充分的田间验证研究工作，实现对地面灌溉水流运动过程更准确地模拟；其次是开发地面灌溉条件下水流运动过程监测专用设备，对水流运动过程实现定点监测，为实施精细控制提供依据；第三是将实时反馈控制技术与目前应用的不同地面灌溉技术结合起来，探讨不同的控制方式，使其成为实用技术，建立起高效地面灌溉系统。控制性分根交替灌溉技术是目前国际上前沿研究技术，已成为国内、外研究的一个热点。其发展趋势主要是将分根交替灌溉的原理与不同灌溉技术形式结合起来，并分别确定最优的供水模式及灌水技术要素的组合，并研制开发相应的配套设备，在田间实现控制性分根交替灌溉过程。
在喷、微灌技术研究方面，国外一直非常重视喷灌水肥需求规律及水肥耦合高效利用方面的研究，施肥灌溉应用十分普遍。在微灌水肥高效利用方面，以色列、美国、荷兰等国家对不同作物的施肥灌溉制度和微灌施肥灌溉专用液体肥料进行了20-30年的研究，取得了丰富的成果，已经研制出了针对多种经济作物水肥高效利用的专家管理系统。我国从20世纪70年代起，就针对微灌开始了研究和试验示范工作，开展了微灌条件下的土壤水分与溶质运移规律、日光温室和大田经济作物的灌溉制度、水肥耦合模式、滴灌施肥技术等研究工作。在喷微灌设备方面，对注肥设备的研制取得了可喜的进展，但对滴灌施肥灌溉条件下养分的运移以及施肥灌溉系统运行参数几乎没有涉及。施肥灌溉自动控制环节薄弱，施肥灌溉软件方面研究严重滞后是造成这一局面的主要原因。国外现有滴灌施肥灌溉自动控制软件也只能在给定施肥量的情况下控制肥液浓度与施肥历时，而未能将作物施肥灌溉制度、土壤特性、氮素运移模式相结合，形成决策、管理一体化的软件。国外由于长期的技术积累，一些著名公司不断有新产品推出。以色列的NETAFIM公司，PLASTRO公司等，开发出了系列化的内镶式、管上式灌水器件，根据所提供的资料，新开发的产品抗堵性能提高，而使用寿命得以延长。国内一些企业，如新疆天业集团、山东莱芜塑料厂等，也有新产品推出，但因缺乏技术支撑，产品性能方面不如国外，而且开发费用高，周期长。在节水灌溉产品快速开发平台技术中，提出的高精度快速成型专用设备是快速成型领域研究的热点，但是目前没有见到开发成功的报道。特别是微涂层的实现是技术难点，由于受到材料性能的限制，依靠自然流平无法达到很小的层厚，并且受到表面浸润性能的影响，必须采取相应措施才能实现，目前正从材料、涂层方法方面力争有所突破。国外正在开发节能型的低压重力式滴灌技术和防堵塞的脉冲灌等技术。地下灌溉由于能显著减少作物无效蒸发(土壤表面蒸发)而特别省水的优点，发展也十分迅速。目前国外利用废旧添加橡胶、塑料发泡剂等研制成功了新型发汗渗灌，并在果树、花卉等作物中开始应用，现正在开展其合理管道间距、埋深及其优化灌水模式、防生物堵塞技术等方面的研究。
喷微灌技术正在朝着多目标利用及运行管理自动化的方向发展。以提高抗堵能力和提高压力补偿能力以及降低成本的新型灌水器、注肥均匀且注肥浓度可调和操作简单的注肥器、低压位和高性能的自洁高效过滤系统是微灌设备开发的新趋势，微灌系统将进一步注重实现灌溉的智能化、自动化。高精度快速成型专用设备是目前快速成型领域研究的发展方向之一，快速成型技术经过近20年的发展，在原型制作方面已经达到比较成熟的阶段，目前主要向高精度、快速化、以及制作金属功能件方向发展，高精度快速成型机是目前国际发展的趋势。当前，世界上工业发达国家喷微灌发展表现出以下七大趋势：①不断提高机械化与自动化水平，喷灌面积持续增长，表现在机械化程度高的喷灌机使用面积日益扩大和计算机技术在喷灌系统的应用；②日益广泛地应用新技术（如激光、遥感等），重视提高喷灌质量；③喷、微灌设备向低压、节能型方向发展；④喷、微灌相互借鉴、同步发展；⑤积极开展多目标利用，有效降低单一用途的造价；⑥改进设备，提高性能，开发和研制新型喷头，提高喷灌质量；⑦产品日趋标准化、系统化。
在工程节水技术方面，高精度激光固化树脂快速成型技术得到进一步发展，在微小光斑聚焦以及精密扫描系统、微涂层实现方法方面取得了突破，微小光斑（11μm）的聚焦和精密扫描系统的扫描精度在液面达到±0.005μm；解决了迷宫流道特征参数的提取与CAD建模问题；建立了水力自动闸门动态过程模拟模型。
根据中国国情，已研发出秸秆粉碎还田免耕施肥小麦播种机、流量和频率可调坐水种点灌机、抗旱用行走式轻型喷灌设备、专用直流潜水电泵、大射程旋转式微喷头、长流道新型薄壁微灌带、带离心清洗装置的自动反冲过滤器、带稳压机构的连续精量水动式施肥泵、低压压力调节器、节能异形喷嘴、可调雾化程度及射程的多功能喷头、新型短流道喷头、轻小型喷灌机组、新型中远射程喷头、国产激光控制精细平地铲运设备等节水灌溉设备和系统，其中国产激光控制精细平地铲运设备、专用直流潜水电泵等设备形成定型生产或示范应用。
在节水制剂与材料研发方面，国内学者初步解决了秸杆纤维的溶胀和交联技术，使研发的产品耐盐性超过现有市场产品和文献报导。保水剂的非离子高分子齐聚物接枝工艺和螯合剂处理技术取得了较大创新，使产品的吸盐水率达到40倍，吨成本低于1000元，大豆种子包衣每亩低于2元。研发了生物集雨营养调理剂、纳米混凝土改性剂、多功能生物型种衣剂、新型保水剂、新型防水保温材料、新型填缝止水材料、新型液膜材料、新型高效重金属离子净化剂等节水制剂和材料，其中已有多功能生物型种衣剂、新型高效重金属离子净化剂等产品形成定型生产或示范应用。
一批节水产品初步表现出较强的市场前景和进一步开发的前景。如生物集雨材料及其相应建造工艺，蜂窝管渗流集蓄新产品，秸秆粉碎还田免耕施肥小麦播种机，长流道新型薄壁微灌带，带离心清洗装置的自动反冲过滤器，带稳压机构的连续精量水动式施肥泵，多功能生物型种衣剂，作物根区局部控水灌溉装置，新型液膜覆盖材料，国产激光控制精细平地铲运设备，控制性分根交替灌溉孔口灌灌水器和交替阀等将会取得较大突破。
5、灌区水转化与农业水资源持续高效利用研究得到了广泛重视，农业水资源系统承载力模型、分布式灌区水转化模型、农业与生态用水的科学配臵及节水高效和对环境友好的农业用水模式等研究将会更加活跃
农业与生态用水的科学配置中有关生态需水的计算方法主要从物理的水量平衡、水热平衡、水沙平衡、水盐平衡等方面考虑，而且主要是针对现有生态系统或生态水文条件，没有考虑生态系统和水文过程的相互反馈作用以及不同遗传特性物种的水分生产力关系，还缺乏系统的建立在严谨的生理学、生态学和物理学理论及定量的数学方法基础之上的生态需水量计算方法。此外，如何确定分布式灌区水转化模型的有效结构、如何对农业水资源利用在分布式模型中进行有效表达、如何在野外对模型参数进行原位测定和对分布式模型的栅格参数率定，确定区域农业水资源多维调控的决策方法将是该领域研究的重点和难点。
226、非常规水将是农业用水中“开源”的主要对象，非常规水资源化及其高效安全利用技术研究方兴未艾
在节水的同时，开发利用非传统水资源，是解决缺水的重要途径，其中污水资源和咸水、微咸水资源以及天然雨水资源的开发利用极为重要。开发利用非常规水资源已成为众多国家和地区解决用水危机的新途径而受到普遍重视。在国外，无论是水资源十分紧缺的国家（如以色列），还是水资源相对丰富的国家（如美国）早已开展了污水资源化的开发利用工作。从地域范围看，污水灌溉的实践则遍及世界上大多数地区。在经济发达的美国，目前全国50个州中有45个州开展了污水回用于农业的工作，全国城市污水再生回用总量约为94×108m3/a，其中60%用于灌溉；气候干旱的以色列，目前全国建有200多个污水回用工程，其污水利用率已达70%，其中约2/3用于灌溉，灌溉用污水水量占总灌溉水量的1/5；突尼斯2000年再生水的灌溉用水量达到1.25亿m3；约旦大多数城市处理后的污水主要回用于农业，灌溉面积近10700公顷；印度自80年代以来，每年用于农田灌溉的污水占城市污水量的50%以上；墨西哥城90%的城市污水回用于农田灌溉，灌溉面积达90000公顷。此外，世界上其他一些国家如阿根廷、巴西、智利、希腊等国，在污水回用农业方面也有丰富的实践。在污染物在土壤和地下水系统中的运移规律和长期的环境效应方面，近20－30年来，在文献中可以见到的国外研制的土壤中氮素转化和运移模型已有10种以上，但缺乏以大气-土壤-植物-地下水系统为统一体的水盐运移规律的研究以及适宜于当地水土条件的咸水灌溉成套技术体系（地上、地下工程，灌溉技术）和运行管理模式。至于区域性咸水利用和改造的研究方面—包括合理的咸水开采水平、开采条件下浅层咸水资源的评价方法、地面水（淡水）与地下水（咸水）联合运用与调度模式、长期利用咸水灌溉后的环境影响、安全控制指标体系、风险分析及其监控测报系统等尚待形成完整的技术体系。
污水灌溉及其对环境的影响已成为许多国家水资源高效利用与管理、农业与生态环境等领域日益关注的重要课题。目前，需要进一步研究污水灌溉条件下作物需水量和耗水量的计算模型以及对污水灌溉响应的产量模型；污水灌溉对植株、土壤及地下水环境的影响，如污水灌溉对土壤水分物理参数的影响、污灌条件下饱和—非饱和土壤中有害物质（重金属、硝态氮和盐）的时空分布特点、盐分和污染物（重金属及硝态氮）在土壤中的运移、转化、吸附与积聚等动态过程、重金属在植株中的富聚规律；污水灌溉条件下，灌溉水中盐分含量与盐分组成对作物吸收养分的影响及考虑盐分影响条件下作物吸收养分的数学描述；作物污水最优灌溉模式与应用技术的研究，以最大限度地减少水和有害物质从根系层淋失和有毒物质 23（重金属）在作物中累积为目标，根据作物蒸腾强度和土面蒸发强度调控污灌量，并根据农作物对污水灌溉响应的产量模型和不同灌溉技术，确定相应的最优污水灌溉模式（包括灌水量、灌水时间和灌水次数）。
在雨水集蓄利用方面，国际雨水利用技术已从过去经验的总结，向现代高技术的应用和工业化技术产品生产方面转变，比如德国的塑料窖体生产等；在涉及的领域方面，也不仅仅是为了解决人畜生活用水和农业用水，逐步开始对雨水资源化和水资源的保护与高效利用进行探索。与集蓄雨水高效利用相配套的免耕技术及机械化机具在一定程度上解决了半干旱地区的播种出苗和灌溉问题，但在一些关键技术上尚未突破。雨水集蓄利用的方式、材料和技术发展落后，雨水利用新技术和新方法的研究十分薄弱，已难以适应集雨工程迅速发展的需求。
现代高分子材料、复合材料、生物材料以及智能决策系统、工程设计软件等先进技术已成为集雨工程研究领域的重要内容。现代集雨工程要求其集流方式和材料不但要具有高效、低成本、可靠的特点，而且正在向新型方便、绿色环保无污染的方向发展。HEC土壤固化剂、高掺量粉煤灰、有机硅喷涂型高分子化合物、草皮苔藓等极可能成为性能优良的新型集雨材料。在窖体设计上，将发展不同规格尺寸的可移动窖体系列产品；在技术的应用上，更加注重水环境的协调平衡和水资源的可持续发展；利用雨水或分散的零星水源的行走式节水机具将朝着标准化、系列化和自动化方向发展。
7、高新技术在农业节水现代化管理中的应用日益广泛，3S技术的应用将全面提升农业节水管理的现代化水平，数字渠道、数字灌区的发展将大大促进精准灌溉和农业水资源精准调度的实践
3S技术的应用产生了数字渠道、数字灌区等概念。在灌区用水管理中，综合各种预测技术、优化技术的灌溉用水计算机管理系统已开始在我国灌区大面积应用，使灌区的灌溉用水实现了由静态用水向动态用水的转变，为提高灌区水资源的利用率提供了技术保障。为实现渠系优化配水的要求，应用计算机技术的渠道水量、流量实时调控的研究也在国内外逐步兴起。灌区用水管理系统方面，已逐步转向研究将数据库、模型库、知识库和地理信息系统有机结合的灌区节水灌溉综合决策支持系统。特别是近年来发达国家已开展了基于田间水肥等生产要素的巨大差异性，利用GPS和G1S、RS和计算机控制系统，精细准确调整灌水施肥的精准灌溉技术研究，为最大限度地优化各项农业投入，充分挖掘田间水肥差异性所隐含的增产潜力创造了条件。在作物水分监测指标方面，将重点寻求建立能在不同湿度环境、不同天气条件下使用的基于作物冠层温度的作物水分胁迫诊断指标，并随着精准农业技术的发展，基于作物冠层温度的作物水分胁迫诊断技术的应用将与精准农业其他技术融合，设备从手持式的方式发展到与其他设备有机结合的机载式发展。基于“3S”技术的精量灌溉适用平台和数据管理软件以及作物生长决策模拟模型的开发会更加引起广泛关注。支持农田信息实时采集的各种传感技术和传输技术将得到更快发展。
8、节水农业技术的应用方面更加重视工程措施、农业措施与管理措施有机结合，形成综合节水技术体系，并向标准化、规范化、模式化、定量化、集成化和智能化方向迈进；强调因地制宜选择和配臵各种节水技术；注重建立有利于发挥节水管理者和用水受益者双方积极性的节水管理体制，不断完善有关节约用水的法规，实施依法用水和管水
节水农业的发展正在由采用单一节水技术转变为高度集成的农业节水综合技术体系，发挥各种节水技术整体效益的方向发展。注重蓄水、增水、保水、高效用水四个方面技术的综合集成，同时注重水利与农业措施相结合，农艺节水、生物节水、工程节水“三管齐下”。根据各地特点，因地制宜地确定不同类型区节水农业的发展模式。建立有利于发挥节水管理者和用水受益者双方积极性的节水管理体制，完善有关节约用水的法规，实施依法用水和管水，使水资源能发挥最大的经济效益，同时努力保护和改善水环境质量。
9、节水农业的野外定位试验研究和基础数据积累得到更加重视，并注重试验仪器的通用性和先进性以及观测方法的规范化，在野外定位试验的基础上组织了全国性和国际性的协作研究
国外一般的农业节水科研单位均具有进行土壤、植物、气象、水资源等观测的仪器设备，如观测土壤含水量和土水势的Trase6050x1时域反射仪、管式TDR土壤水分测定仪、中子仪或EnvironScan土壤水分测定仪、Gopher电容式土壤水分测定仪、土壤水分压力膜仪、离心机等；用于观测植物生长与水分生理指标变化的步入式人工气候室、人工气候箱、多用红外测温仪、植物生理监控系统、茎流计、冠层分析系统、便携式光合作用测定系统、植物水分压力室、植物根系测定系统等；用于土壤盐分、养分和水环境测定的土壤盐度计、紫外分光光度计、PH计、离子色谱仪、原子吸收仪、便携式水质测定仪等；用于农田小气候测定的自动气象站、波文比系统、土壤热通量板等；还有测定植物蒸发蒸腾量的大型称重式蒸渗 25 仪等。并建有许多长期定位观测和野外实验台站，试验研究数据采集的自动化水平高、连续性好，一般的野外试验观测大多是靠预先安设的传感器和数据采集系统以及蓄电池和太阳能充电板进行连续自动观测和数据记录，研究人员只需每周、半月甚至1月到试验现场用笔记本电脑取一次数据或检查蓄电池的状况，试验研究人员对环境和植物生长干扰较小。发达国家特别注重对诸如作物需水量、灌溉水利用系数等基本数据的连续、定位观测和数据积累，有的试验连续坚持几十年，为节水农业科学研究提供了可靠的基础数据积累。
小结
随着全球水资源短缺形势的加剧，大力发展现代节水农业正成为世界各国解决水资源短缺、促进农业技术进步的重要选择。国内外节水高效农业发展的态势和技术走向表明，现代信息科学、生物技术、材料科学等技术领域的重大突破正深刻地影响着节水农业技术的进程，基础理论不断取得突破，单项节水技术逐步走向综合，节水农业技术目标呈现多样化，节水农业高技术平民化和大规模应用，使节水农业技术面临着一场深刻的变革。
我国由于特殊的区域资源条件与社会经济发展水平的差别，节水农业发展模式呈现多样化，节水农业技术呈“金字塔”格局。未来20年，我们既要加速常规技术的标准化升级，提升节水高效农业技术整个平台的水平，也要在基础理论和高技术领域力争实现重大突破，为转型期农业发展的水资源保障和建立中国特色降水高效农业技术体系奠定基础。第三部分
国内优势领域及技术瓶颈分析
一、概况
我国农业发展已经进入新阶段，发展高效农业，实现农业现代化和全面建设小康社会成为今后农业和农村经济工作的战略重点。特别是近年来，我国水资源供需矛盾日益突出的问题已引起党中央和国务院的高度重视。党中央、国务院和有关部门不仅提出了节水农业发展方向，而且制定了中长期节水农业发展规划，增加了对节水农业的资金投入力度。另外，中国已经加入世界贸易组织，已进入全球农业一体化生产时代。在贸易自由化的框架下，可利用国际市场调节国内粮食库存和供给，实现粮食安全，从而有条件鼓励和支持农民调整生产结构，更多地生产经济效益高的经济作物和动物性产品，实现农业结构性节水。这一切为我国的节水农业提供了良好的发展机遇。
近20年来，特别是在“九五”期间，我国在大中型灌区节水改造、节水灌溉与旱作节水示范、节水农业前沿与关键技术研究、节水农业关键设备与重大产品研发及产业化等方面取得了较大进展；“十五”期间，在科技部组织的节水农业重大专项中建设了15个不同类型的现代节水农业技术示范区，把节水农业技术体系集成与示范推进到了新的水平。尤其近5年来，我国在节水农业领域实施了一系列重大研发项目，提高了我国节水农业的应用基础理论研究水平，推广了先进实用的技术，开发出一系列节水农业新产品与新材料并实现了产业化生产。
在节水农业应用基础及前沿与关键技术领域，较为系统地揭示了土壤—植物—大气连续体水分、养分迁移规律和调控理论以及作物非充分灌溉理论与模式，特别是在农田水分转化规律、根冠信息传递与信号振荡、水分养分传输动态模拟、作物需水规律与计算模型及抗旱节水机理等方面取得了重大的突破，为节水农业技术的研发提供了有力的基础理论支持。取得了水资源的合理开发利用技术、高效输配水技术、田间节水灌溉技术、灌溉用水管理技术、农田高效用水技术、保水保肥的农田耕作制度、节水抗旱作物栽培管理技术、作物抗旱特性改良与利用技术等一系列科技成果，并在农业生产中加以组合应用，产生了明显的节水增产效益。
在节水农业关键设备与重大产品研发及产业化方面取得的一批科技成果已完成产业化开发，批量生产了行走式局部施灌机、旱地蓄水保墒耕作机具、轻小型喷灌机组、喷微灌设备、波涌灌溉设备、农田量水设备、各类输水专用管材和管件、防渗材料与防渗施工机械、抗旱节水生化制剂、液体地膜等，为节水农业技术的规模化应用提供了一定的技术支撑。
在节水农业技术体系集成模式与示范方面，在水资源合理开发利用、高效输配水技术、田间节水灌溉技术、用水管理技术、农田高效用水技术、保水保肥的耕作制度、作物抗旱特性改善和利用技术等一系列技术取得的科技成果基础上，初步建立了节水农业技术集成体系，并在农业生产实际中得到了大面积应用，产生了明显的节水增产效果。
近5年来，我国在节水农业领域实施了一系列重大研发项目，主要包括国家重大科技专项、国家科技重点攻关项目、国家自然科学基金重大项目、国家重大科技产业工程项目等。这些项目的开展或完成对提高我国节水农业的应用基础理论研究水平、推广先进实用的技术、开发节水农业新产品与新材料并实现产业化起到了非常重要的推动与促进作用，推动了节水农业领域的科技进步，使其形成了鲜明的特色和一定的优势。
二、优势技术领域分析
1、大田作物非充分灌溉、调亏灌溉及作物控制性根系分区交替灌溉理论与技术研究领域的总体水平进入了国际前列，并在生产实际中得到了大面积的应用，取得了明显的节水高产效果，对推动节水农业的发展起到了重要的作用
20世纪80年代以后，我国学者率先开展了水稻水分生产函数与非充分灌溉制度的研究，揭示了水稻在水分胁迫条件下蒸发蒸腾量“滞后”及水稻在生育的早、中期受旱再恢复灌溉后，耗水与植株生长“反弹”的机理，并提出了充分利用此效应的节水、丰产原理与方法。系统研究了水稻缺水敏感指数的时空变异规律。“水稻浅、湿、薄、晒节水灌溉技术推广”、“水稻水分生产函数及水稻非充分灌溉原理研究”、“水稻控制灌溉技术”等成果在广西、江苏、安徽、湖北、河北、宁夏等地得到了成功的应用，其推广的规模和取得的效益在国际上还少见，先后获国家科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。
华北、西北等地科研单位通过田间试验观测和优化分析，研究提出以节水增产为目标的冬小麦优化灌溉制度，按照作物生长期灌水的最佳效应，以提高单位水的生产效率为目标，从灌水次数和灌水量上进行调控，尽可能减少非关键性的灌水次数与灌水量，达到既省水又增产的目的。这种优化后的冬小麦灌溉制度，比常规每公顷节水1200～1500m，是缓解北方冬小麦产区水资源短缺的重要途径之一。
调亏灌溉(Regulated Deficit Irrigation，即RDI)是国际上20世纪70年代中后期以来出现
3的一种新的节水灌溉技术，其基本思想就是基于作物的生理生化作用受到遗传特性或生长激素的影响，在作物生长发育的某些阶段主动的施加一定的水分胁迫(即人为地让作物经受适度的缺水锻炼)，从而影响其光合产物向不同组织器官的分配，达到提高其经济产量而舍弃营养器官的生长量及有机合成物的总量，同时因营养生长减少还可提高作物种植密度，提高总产量，减少棉花、果树等作物的剪枝工作量，改善产品品质。国际上有关调亏灌溉的研究主要是针对果树和西红柿等蔬菜作物，对大田作物的研究较少。我国学者探索了大田作物调亏灌溉技术的节水增产机理，总结出了一套适合不同地区条件采用的大田调亏灌溉综合技术模式。建立的玉米、小麦、棉花等大田作物的最佳调亏灌溉综合技术体系，已在山西、陕西、甘肃、新疆、河北等地大面积推广应用。
我国科技人员作提出的控制性作物根系分区交替灌溉（Controlled Alternate Partial Root-zone Irrigation，APRI）节水新技术体系, 强调交替控制部分根系区域干燥、部分根系区域湿润，以利于交替使不同区域的根系经受一定程度的水分胁迫锻炼，刺激根系吸收补偿功能，诱导作物部分根系处于水分胁迫时的木质部汁液ABA浓度的升高，以调节气孔保持最适宜开度，达到以不牺牲作物光合产物积累、大量减少其奢侈蒸腾耗水、提高作物水分利用效率的目的。同时，还可减少再次灌水间隙期间棵间土壤湿润面积，减少棵间蒸发损失；因湿润区向干燥区的侧向水分运动而减小深层渗漏。控制性作物根系分区交替灌溉在田间可通过水平和垂直方向交替给局部根区供水来实现，主要适于果树和宽行作物及蔬菜等条件。该项成果是多学科相关领域交叉渗透后产生的新生长点，突破了传统的作物用水方式和节水理念，实现了节水理论与技术的创新，促进了从传统的均匀灌水或固定区域局部灌水方式走出来，由仅考虑时间上的调亏或水量的优化分配转变为把根系空间湿润方式与作物节水联系起来，为旱区农业节水开辟了新的有效途径。成果大面积应用后取得了明显的节水效果，丰富与发展了农业节水的理论与实践，对推动农业节水研究将会产生重要的作用。辣椒根系分区交替滴灌比固定局部区域滴灌在灌水增加不显著的条件下水分利用效率增加15.82%；与两边根区同时滴灌的减少灌水40.91%，水分利用效率增加69.33%。垂向根系分区交替灌溉玉米水分利用效率比常规单纯地下灌溉和地表灌溉平均增加11.87%和19.02%。控制性玉米根系分区隔沟交替灌溉方式，经在甘肃民勤沙漠绿洲区年降水110mm的地区推广应用，玉米生育期灌溉定额仅为2100m/ hm，作物水分生产效率达2.93kg/m（是常规畦灌的1.7倍，常规沟灌的1.3倍），产量达12750-13500kg/ hm，节水40%左右。
3292、节水灌溉新技术与新产品研发能力提升较快，在干旱区膜下滴灌设备开发和应用技术体系、行走式抗旱节水机具与轻小型喷灌机组、低压管道输水灌溉技术研究与应用等领域形成了鲜明的特色，为构建具有中国特色的节水农业技术体系提供了新的内容
在节水灌溉技术与产品研发方面，我国自行研制的各种喷灌机具、微灌设备、滴灌材料等，已广泛应用于生产。喷灌设备的系列化、标准化更加完善，大中小型喷灌机组已形成系列，管材、管件配套齐全，各种形式的喷灌系统设计、施工、运行管理，已积累了整套比较成熟的技术。现在喷灌设备的制造，全国已有一批定点生产厂家。并建成了产品质量监测站，对质量进行监控。风力对喷灌的影响，坡地喷灌的技术参数等项研究，也取得了新成果。轻小型喷灌机组、人工移动式小型喷灌机组、移动式抗旱节水机具等形成了鲜明的特色。喷灌技术与设备成果已得到了广泛的应用，到2000年底全国喷灌面积累计为245.9万hm2，其中，仅“九五”期间就新发展145万hm，使喷灌面积比重由1995年占节水灌溉工程面积的8.12%增长到16.87%, 五年增加了8.75个百分点。
自90年代中期以来，我国开展了以坐水种为特色的播种机械的研究，开发了穴播穴灌、条播条灌机械设备, 解决了春播出苗的困难。另外，国内微小型行走机具近年来得到了一定的发展，主要是由农机厂生产的小型拖拉机拖动的简易设备。
微灌设备产品研制成绩显著，形成了灌水器、管材与管件、净化过滤设备、施肥设备、控制阀及安全阀等五大类设备产品系列，配套比较齐全，品种规格较多。灌水器的品种规格不断增加，由单一的滴头发展到微灌管（带）、微喷头、小管出流器、渗灌管等产品，部分产品初步形成系列化；管材、管件的材质和制造工艺有较大改进和提高，品种规格大幅度增加，比较齐全；净化设备种类和品种规格有了较大进展，由单一的筛网式过滤器，发展到迭片式、离心式水砂分离器、砂石过滤器等产品；施肥设备产品种类及品种规格不断增加，由单一的压差式施肥罐发展到文丘里施肥器和注入式施肥装置等产品；控制调节阀基本配套；微灌工程用自动化控制装置研制成功并开始应用。微灌工程管网计算与设计方法研究有所突破。特别是微灌工程设计软件成果，不仅提高了我国微灌工程设计质量水平和工作效率，而且科学合理地降低了工程投资。微灌技术应用研究与设备研制成果得到了较大面积应用推广，到2000年底全国微灌面积已达23.6万hm2（其中，“九五”期间新发展14.53万hm2），取得了较大的经济效益和社会效益。
管道化灌溉技术有新的发展，低压管道输水灌溉技术经过攻关研究和试验示范，其技术30 成果获得部门和国家的奖励。这项技术从规划、设计到设备制造，已形成系列，其中关键技术设备，如薄壁塑料管、双壁塑料管及混凝土管现场浇筑制管机具的研制，都具有开创性。从1981年来的20多在我国得到了大面积的发展，到2000年底全国灌溉用输水管道累计长度约为88.5万km，灌溉面积已达590万hm。主要分布在黄河以北地区的河北、山东、河南、北京、天津等省市平原井灌区和部分稻田灌区，近几年山西、内蒙、陕西、新疆等省、自治区也有了较大面积的发展。
新疆在地膜覆盖作物上进行膜上灌溉试验，取得了节水、增产的效果，目前已在大面积上推广应用；膜下滴灌也作为灌溉技术的一场革命，引起学术界和政府部门的高度重视。膜下滴灌目前已在新疆干旱区应用160余万亩。
23、雨水集蓄利用与旱地节水技术发展较快，已初步形成了具有中国特色的雨水集蓄利用技术体系，为我国干旱缺水地区人民改善农业生产条件，提高粮食单产，保护生态环境，发展经济脱贫致富的重要手段
我国从上世纪五十年代开始，人们就利用窖水点浇玉米、蔬菜等，突破了原来只用窖水作为生活饮用水的观念。在80年代后期，这一思路得到迅速发展，人们将收集的雨水用于发展庭院经济和大田作物需水关键期的补充灌溉。1988年以来，甘肃省在中东部干旱缺水地区开展了雨水利用试验示范研究，并将其成果进行推广；1995年在甘肃干旱半干旱地区实施了“121雨水集流工程”，1997年制定并出版了《甘肃省雨水集蓄利用工程技术标准》。同一时期，宁南山区实施“窑窖农业”，内蒙古自治区在准格尔旗和清水河县进行了“112集雨节水灌溉工程”试验示范研究，陕西、山西、河南、河北、江苏、浙江、贵州等省亦进行了雨水利用试验研究。“九五”期间国家攻关计划中设立了“人工汇集雨水高效利用技术”和“集雨节水高效农业产业化发展研究”，并在国家重大科技产业工程项目中设立“半干旱山区天然降水高效富集利用技术集成与创新研究”课题，在雨水集蓄利用系统中集流面的集雨效率、蓄水工程的形式和结构、雨水集蓄系统的应用模式、水质问题、节水灌溉方式、非充分灌溉及有限灌溉理论的研究和应用和灌溉制度及效益等问题上都取得了大量成果。2001年我国正式编制出版了国家行业标准《雨水集蓄利用工程技术规范》（SL267-2001）。这是世界上在此方面的第一部正式技术法规。
据有关部门的统计，从80年代后期到目前为止，全国已建成水窖、水池、小塘坝等小微型工程1200万处，蓄水160亿m3，初步解决3600万人的饮用水问题，为近266.7万公顷旱作农田提供了补充灌溉水源，使近3000万人有了较稳定的水利条件，开始摆脱干旱缺
水的束缚和困扰。这项技术已经产生了显著的社会、经济和环境效益。目前，经过数十年的发展，雨水集蓄利用已不单单是一项普通的微型水利工程，而成为干旱缺水地区人民改善农业生产条件，提高粮食单产，保护生态环境，发展经济脱贫致富的重要手段。
我国雨水集蓄利用工程发展速度极快，规模空前。我国自80年代末期开始对雨水集蓄利用技术进行系统研究，大致经历了试验研究、试点示范、推广应用三个阶段。雨水利用方式主要以就地、迭加和异地利用为主，其中异地利用方式在近年来占主导地位。比较常见的有“集流场+存贮设施+利用方式”所组合而成的集流灌溉系统，而集流场目前最常见的则是水泥路面、柏油马路，以及其它各种硬化地面。我国的雨水利用，随着经济发展和人们生活水平提高，开始由传统的雨水利用技术，向高技术的应用和工业化生产发展。在集雨材料方面，更加注重环保型材料和生物材料的利用。在储水技术与材料方面，强调现代工业技术的应用与产业化生产。雨水利用技术，以局部集蓄与局部利用为主，强调因地制宜和多元化发展，在对雨水收集利用的同时，更加强调水环境的协调和可持续发展，特别关注上下游水资源的协调与平衡问题。
以精耕细作为主要特征的我国传统旱地农业，面对旱区土地人口承载量远超出FAO公布的世界平均水平且呈不断上升趋势的困境，通过大力发展以降水高效利用为主的旱作节水技术，使我国现代旱地农业有了较大的发展。近年来，随着水、肥、土资源高效利用技术的研究和应用，旱地农业正向资源环境协调发展、生产和经济同步增长的良性循环转变，使我国北方旱农地区农业和农村经济发展进入了一个新阶段。我国的科技工作者在80年代以来，不同干旱缺水地区开展科学研究，形成了适合中国国情的旱作节水农业技术体系。引种、筛选、推广一大批农作物优良品种，使试验区所在县、地区的主要农作物品种全部更新一次，初步实现了良种化和作物合理布局；建立并推广了以粮食作物为主体的10大抗逆、稳产、增产的配套技术体系，使以试验区为中心及其所在县、地区的粮食作物单产提高15%~22%，粮食WUE提高30%以上；提出了有机、无机结合，无机促有机，增施肥料，扩种绿肥，粮草、粮肥轮作和秸秆还田等培肥更新地力，消除缺磷少氮障碍的一整套培肥地力技术体系。同时在以肥调水，以水促肥的旱地农田水肥调控管理技术取得一定的突破；初步建立了以保土、保肥、保水为中心的保护性耕作体系，并在少（免）耕结合覆盖机械化耕作技术取得重大进展；提出了非耕地集雨径流和农田微生境集流技术及其集水节水灌溉技术，为旱农地区提高降水利用率开辟了一条新路；优化集成了保水剂-蒸腾抑制剂-生物覆盖相结合的抑蒸减耗，提高降水利用效率的生物、化学抗旱技术体系；在不同类型地区旱地农业发展战略的指导下，初步建立了半干旱偏旱区、半干旱区和半湿润偏旱区等3个主要类型的8个试验区为中
心及其所在县域的农牧结合、农林牧综合发展优化模式和技术体系；旱地农业的应用基础和调控技术研究也取得重要进展。改善作物抗旱性和WUE的机理和途径研究取得进展；初步探明了不同类型旱农地区农田水分动态规律、水分生产潜力；在干旱动力学分析和旱情预测预报模型研究跟踪国际先进水平，提出了农田水分调控技术和旱地农田水分生产潜力开发途径；研究提出了旱地主要粮食作物小麦在水分胁迫下，水肥耦合效应、模式及机制，提出了以肥调水，以水促肥，基于土壤养分和水分变化的施肥技术模式。
4、我国有丰富的抗旱物种资源，筛选和创制出了一批重要的抗旱节水的优异育种新材料，为抗旱节水新品种的选育提供了有利条件
作物种质资源是作物遗传育种的物质基础。从传统育种工作来看，育种工作实际上就是对种质资源的科学加工；对种质资源了解得越透彻，越容易选出适宜的亲本材料；种质资源的多样性越大，育种家的天地就越广阔。正因为种质资源在作物品种改良中的重要地位，世界各国都十分重视对种质资源工作。以小麦为例，早在一个多世纪以前，一些国家和科学研究组织就开始了种质资源的收集、研究和利用。20世纪30年代初，前苏联就对世界5大洲60多个国家的小麦种质资源进行了广泛的收集和研究。20世纪下半叶以来，小麦种质资源的收集、保存和研究受到了联合国粮农组织（FAO）、国际农业研究磋商小组（CGIAR）及其所属的有关国际农业科研机构的高度重视。例如国际植物遗传资源研究所（IPGRI）、国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）、国际干旱地区作物研究所（ICADAR）等国际农业组织都在种质资源收集、研究和利用方面作了大量的工作，极大地促进了小麦遗传改良工作的发展。
目前，我国国家种质库保存水稻、小麦、玉米、高粱、谷子、大豆、食用豆等农作物品种资源约38万份，保存数量居世界第三。我国是农业大国，具有悠久的作物栽培历史，在长期的农业生产中，选择积累了大量优异的地方品种，这些材料具有对不良环境条件的高度抗性和耐性，以及优良的品质等特性，受到世界作物遗传育种工作者的高度重视。先后对国家种质库保存的小麦、玉米、水（旱）稻、高粱、谷子的7.9万份种质进行了初步的抗旱性鉴定评价，筛选出强抗旱种质近4千份，为抗旱种质资源的深入研究利用提供了丰厚的资源。同时，研究、积累了大量的抗旱、节水性状鉴定、评价技术资料，为鉴定和发掘优异种质资源、筛选抗旱节水作物品种提供了较好的技术基础。包括抗旱节水相关形态、生理生化、遗传、分子等指标，以及室内、室外抗旱性鉴定方法等。
国内种质资源对各种逆境的抵抗能力强。我国辽阔的国土资源和悠久的农业种植历史，33 积累了丰富的作物种质资源，其中对干旱等逆境条件的强烈适应性和抗性等尤为突出。
三、瓶颈分析
从总体上说，虽然我国的节水农业取得了较大的发展，但目前我国节水农业的发展现状与农业和国民经济持续快速发展的要求还有很大的差距。由于我国经济发展水平的限制，我国的农业节水工程硬件建设水平落后发达国家30-50年，在节水灌溉设备研发、污水资源化利用、城市雨洪利用、精准灌溉等若干领域还存在相当大的差距。特别是有关研究的长期定位观测与数据积累、试验仪器设备、高新技术的应用等方面严重制约着我国农业节水领域科研水平的提高。
我国农业节水领域研究的基础条件还比较落后，全国性和区域性的试验研究网络还未形成，发达国家特别注重对诸如作物需水量、灌溉水利用系数等基本数据的连续、定位观测和数据积累，有的试验连续坚持几十年，而我国在这方面还很不够。
我国的节水农业技术虽然具备一定的基础积累，取得了一些在生产中发挥重要作用的科技成果，但仍存在许多重大的技术瓶颈，尚不能为建设现代节水高效农业提供强有力的支撑，主要表现为：
1、全国性和区域性的节水农业试验与监测网络还未形成，缺乏节水农业发展的基础数据积累和对农业用水状况的有效监测与控制，严重制约了节水农业区域布局和不同地区节水技术优化选择的研究
我国农业节水技术领域研究的基础条件还比较落后，全国性和区域性的试验研究网络还未形成，特别是试验仪器设备条件除了个别中央科研单位和高校的重点实验室可与国际水平接轨外，大多数的科研单位和高校在该领域的试验条件还相当简陋，影响了试验数据的精度，而且由于仪器设备落后和投入不足，我国实验数据采集的自动化程度低、连续性差，试验大部分靠人工进行，人为干扰较大。同时，由于没有有效的农业用水状况监测体系，对不同地区、不同灌区的用水水平和节水状况不能有效监督和控制。还有，尚没有建立起国家级的节水农业技术综合研究中心，还没有建立起国家级和省、地、县、乡级的层层分工协作的、完善的节水农业试验台站与信息监测网络及节水农业技术研发和推广体系，上述现象严重地制约了农业节水科学研究工作的深入开展。
对不同区域的灌溉水利用率、渠系水利用率、田间水利用率、降水有效利用率、作物水 34 分利用效率等参数还缺少准确的确定方法和多年的基础数据积累；特别是对不同植物群体在不同水文年份、不同灌水技术条件和不同的亏水灌溉水平下的耗水规律及区域变化还缺少科学数据的积累。严重影响了节水农业的发展。
目前，大力发展和推广农业节水技术的同时，对作为农业节水发展重要基础之一的节水灌溉试验与监测工作并未引起足够重视。由于缺乏灌溉试验成果的指导，没有适合不同地区特点的节水灌溉技术参数、技术体系和应用模式可采用，加之对不同区域的灌溉用水和节水效果缺乏监测与评估，严重制约了我国节水农业健康稳定的发展。
我国国家节水灌溉试验与监测网络建设的重要性是由我国水资源紧缺状况和发展节水高效农业的迫切性所决定的。新形势下国家节水灌溉试验与监测网络，应该建设成为我国对外开放的节水灌溉理论与新技术的研究中心（基地），承担全国性的或区域性的节水灌溉理论与新技术协作研究，进行国际合作与交流，接纳农业水利工程专业本科生与农业水土工程专业研究生的实习和试验，通过和国际及国内高校与科研单位的合作，提高节水灌溉试验与监测站的研究水平；应该建设成为我国节水灌溉新技术的推广中心，根据不同站所代表的条件，示范与推广适合当地条件的节水灌溉新技术成果，为区域节水灌溉发展服务；应该建设成为我国节水灌溉试验基础数据中心，进行长系列资料的连续试验，定期进行全国灌溉试验资料整编，积累系统的资料；应该建设成为我国权威的节水灌溉效果监测与评估中心，以国家节水灌溉试验与监测网络为依托，建立节水灌溉效应监测评估系统，定期监测和发布全国不同区域节水灌溉的效果，评估不同区域节水灌溉的现状，为领导决策提供科学依据；应该建设成我国节水灌溉理论与新技术的培训中心，应根据不同地区特点和不同级别站的任务，面向不同区域与不同层次进行节水灌溉理论与新技术培训。应加强国家节水灌溉试验与监测网络的技术标准建设，统一试验与监测方法。根据新形势对国家节水灌溉试验与监测网络的新要求，建立新的《节水灌溉试验与监测规程》，在统一的标准下进行节水灌溉试验与监测，保证不同试验与监测站观测资料的代表性、准确性和可比性。
2、节水农业基础研究薄弱，特别是对节水农业发展起关键作用的从纯基础到应用层面的应用基础研究还很欠缺，在农田尺度水分高效利用的应用基础、区域节水高效和对环境友好的农业用水优化模式等方面的研究深度还很不够，已成为影响基础理论研究成果转化为节水效益的重大瓶颈
我国对农业节水的应用基础理论研究未给予足够重视，农业节水工作还缺乏科学的应用基础理论指导和前沿技术储备。
提高农业用水效率的关键是要提高农田尺度的灌水效率、土壤储水保水效率和从单株到群体水平的作物水分利用效率。这不仅涉及到农田SPAC中的界面过程、水分传输和系统反馈机制、水分调控途径以及作物高效用水的需水过程与指标，作物高效用水的理想根系构型和理想株型及最优群体结构，单株—群体—农田水分迁移转化与水分利用效率转换的尺度理论，基于土壤、作物、微气象信息采集及可用灌溉水量条件预报的农田尺度水分高效利用优化模式的数字化设计理论等一系列具有多学科交叉性和综合性特点的重大应用基础理论问题。但目前还缺乏对上述科学问题的深入研究，严重影响了农业用水效率的提高。
对“如何通过作物根系构型与吸收功能、节水高效作物理想株型和群体结构及根冠关系的研究，探讨有利于根系吸收功能充分发挥的理想根系构型和节水型理想株型的特征指标，提出建立合理根冠关系的途径？”“如何通过土壤水分有效性动态评价模型及持水、供水功能的调节机制研究，探索提高土壤水分有效性和改进土壤水库持水、供水功能的调节方法？”“如何通过作物适度缺水的补偿效应和作物水分产量模型、不同尺度作物需水估算模型耦合、不同灌溉方法条件下水流在田间运动的过程与定量模拟模型等的研究，提出构建农田高效用水环境的时空精量控制灌溉的新理论和农田尺度高效用水的可控指标体系？”“如何通过农田SPAC水分迁移转化的界面过程与尺度理论的研究，为不同尺度水转化过程的定量模拟和节水调控提供有力的工具？”“如何通过农田尺度水分利用效率对土壤、作物、微气象数据和可用灌溉水量响应的系统动力学模型研究，构建基于土壤、作物、微气象信息采集及可用灌溉水量条件预报的农田尺度水分高效利用优化模式的数字化设计理论，促进农田尺度用水效率的大幅度提升？”等问题还缺乏深入研究。
对诸如节水引起的区域水循环与水平衡改变是否会加剧西北旱区内陆河流域下游的环境退化？喷灌节水还是浪费水？渠道防渗标准是否越高越好？如何通过作物区域耗水分异规律科学确定区域节水型农作结构？等与农业节水有关的问题还缺少建立在科学试验基础上的探索。
3、根据不同地区特点研究的单项农业节水技术较多，但如何在此基础上开发出适合不同地区采用的标准化、规范化、模式化、定量化、集成化的农业节水综合技术体系和应用模式，仍然是制约我国农业节水技术大规模应用的关键
节水农业技术是一项复杂的系统工程，需要水利、农艺、工程和管理技术的整体融合与合理配套。但现状往往是在各单项技术之间缺乏有机的连接和集成，缺乏适宜于不同区域水土条件的节水农业技术集成体系和应用模式，导致多项技术的节水增收效果并不比单项技术
显著的局面。我国节水农业中的技术有机集成度低、整体配套性能差的问题由来已久，节水农业技术体系的整体效益难以发挥。
我国在农艺节水技术领域取得的很多成果在研发阶段表现出显著的节水增产增收效果，但在农业生产实际应用中，却由于缺乏相应的技术产品、配套的应用设施和规范化的技术（产品）标准，而难以大面积推广应用。我国农业还属于劳动密集型的产业，缺乏了农业机械等配套设备的农艺节水技术，不仅实际应用操作复杂，难以掌握，且技术成本的增加使得其规模效益难以发挥。
4、节水农业设备与产品功能单
一、性能不稳定和耐久性差，严重影响其大面积的应用；材料与工艺研究水平的滞后，是影响我国节水农业重大产品与关键设备研发与产业化水平提高的至关重要的因素
我国节水灌溉设备生产中的大宗产品多仿制国外，其中的关键技术和工艺不过关，市场竞争力差。由于从事节水灌溉设备生产的厂家以中小企业和民营企业为主，设计研制开发能力有限，产品质量欠缺。又由于引进技术和国产设备在规格和制式上的差异，造成国产节水灌溉设备的通用性、兼容性、互换性、多功能性较差，导致节水灌溉工程的性能不完善、质量低下。在管材管件、灌水器、灌溉控制部件、过滤器和施肥装置方面均存在规格少、质量差、产品配套水平较低等问题。
在管材管件方面，存在的主要问题：①品种规格少、质量差、产品配套水平较低，部分附件性能质量差。如内承插和外承插连接件规格欠缺，四通、三通和变径接头无突变件；Φ50以上的内承插管件易断裂漏水，结构不合理，材质差、强度低、加工粗糙。据1999年水利部组织抽测结果：喷灌用11种铝合金管材只有1种合格，11种PVC管材只有5种合格。另外，现有管材、管件规格多为Φ200mm以下产品，大于200mm规格的管材、管件少且不配套，仅为起步阶段，缺少适合我国中型灌区中、高压输水用大管径管材、管件等产品；管道输水灌溉技术器材产品仍处于“低压管道输水”阶段。部分附件如出水口止水附件密封性差，关闭不严，常发生漏水现象；②“标准化、通用化、系列化”程度低。特别是给水栓出水口向田间沟畦口放水的配水装置部件未形成产品；在灌水器方面：品种规格少、系列化程度和配套水平低、质量不稳定。1999年水利部抽测结果显示，15种喷头有一半以上不合格。2000年第一季度水利部两个检测中心抽检了3种品种，只有一种合格，合格率仅为33.3%。
在灌溉控制部件、过滤器和施肥装置方面的问题是：塑料球阀、压力流量调节器、排气阀等品种规格少，未形成系列化，加工较粗糙，品位较低；过滤器和施肥罐产品品种规格少，37 内密封性差，大容积化肥罐和大型过滤器装置等仍是空缺。
我国目前已基本能生产节水农业所需要的各类产品，但由于生产规模小，仍然没有从小生产方式中脱离出来，因此技术研发的部分成果难以产品化，阻碍了产业化的实现。与节水农业相关的产品和设备，在生产和销售方面很大程度上要依赖国家和地方项目的实施与开展，导致企业行为不足，无法真正走向农村这一广阔市场。由于汇入农业和农村经济发展主流的综合型节水农业的企业还很少，节水农业的社会化服务体系很难形成，与农业节水相关的各个环节之间存在相互脱节的现象。
5、作物抗旱种质资源发掘与利用不够，缺乏快速、高效的抗旱性鉴定评价方法与指标，限制了对大批量种质资源快速、准确的鉴定评价，制约着对优异抗旱种质资源的发掘与利用
我国抗旱种质资源利用效率低，种质创新工作亟需加强。与先进国家相比，我国农作物抗旱种质资源的发掘利用工作存在以下三方面的问题：（1）对种质资源的鉴定评价不足，自从上世纪70年代大规模开展作物种质资源工作以来，我们的大部分力量投放在对种质资源的收集、编目、繁种及入库工作中，仅仅对多数材料的外部形态性状进行描述记载，部分材料进行了抗旱、抗病、品质等性状的初步鉴定。但是，由于研究力量和研究技术的限制，对于多数材料的抗逆及品质等特性还未进行鉴定评价。因此，迄今为止，我们还不清楚在现存的种质资源中，有多少材料具有哪些类型的优良特性，因而极大地限制着对优良种质资源的开发和利用。（2）对优异基因的发掘利用起步晚、进展慢，这是我们与先进国家差距最大的问题。由于研究经费、研究的技术手段和研究条件的限制，在优异新基因发掘利用方面我们才刚刚起步，远远落在发达国家的后面，从而使国外的转基因大豆、转基因玉米品种及其产品大量涌入国内市场，其中不乏从我国种质资源中发掘的优良基因的品种和产品。（3）对国外种质资源的收集研究相对滞后，目前，我国库存种质资源中的国外引进种质比例只有20%，种质资源的引进工作亟需加强。
在作物抗旱种质资源发掘与利用方面的瓶颈是：（1）种质资源收集保存数量多，抗旱性精细鉴定评价少，收集保存了大量作物种质资源，但由于人力、物力，尤其是抗旱性鉴定评价方法指标的局限性，只对部分材料进行了抗旱性的初步鉴定评价。（2）抗旱性鉴定评价方法指标多，高效方法指标少，缺乏快速、高效的抗旱性鉴定评价方法指标，限制了对大批量种质资源快速、准确的鉴定评价，制约着对优异抗旱种质资源的发掘与利用。（3）抗旱性鉴定评价的设施落后，鉴定评价体系不完善，近年来国家在作物抗旱性研究方面投入了一定
的资金，但由于投资强度较小，研究单位无力建设完善的大型抗旱性鉴定基地及设施。（4）抗旱种质资源利用效率低，种质创新工作亟需加强，种质资源研究人员与抗旱育种工作者沟通少，抗旱种质资源创新工作基础薄弱，育种工作者抱怨种质研究工作者提供的抗旱种质不好用或者不能用，种质研究工作者又苦于没有精力进行大规模的种质创新。直接影响了对种质资源中优异抗旱基因的利用。
6、农业节水管理中信息技术应用水平低，节水管理信息采集、传输的可靠性差，基于遥感监测或者单株作物检测的电信号与其他信号和作物水分信息关系的时空变异性，缺少依据土壤、作物、微气象数据和可用灌溉水量预报的农业高效用水优化模式的数字化设计软件，以及使用信息技术的投入与产生节水效益之间的不匹配，已成为利用信息技术提升常规节水技术水平的重大技术障碍
目前，我国节水农业信息化程度，从总体上讲还处于比较低的水平。主要表现在以下几个方面：（1）信息采集点少、手段落后。有关调查资料显示，大型灌区平均0.37万hm有一个水位、流量观测点，单位测点控制渠道长度94km。靠如此稀少的观测设施，根本无法对用水户的用水量进行实时监控。其他的观测项目如水质、土壤墒情和地下水、作物长势等更少。同时，观测手段也相对落后，现在灌区大部分仍是采用简单的、经验的方法进行观测，测量精度较低。由于不能及时准确地获得水流的各项特征指标和灌区节水管理所需的其他信息，使得用水调度大多凭经验进行，大多数灌区不能动态制定用水计划，无法适应水情、作物种植结构等的变化情况，不可避免地造成一些无效放水。（2）信息传输手段比较单
一、落后。目前，大多数灌区的信息传输手段限于传输模拟信号的电话线，监测的水情、墒情和作物长势等信息只能人工通过电话或整编后的纸媒介进行传输，时效性差，难以满足实时调水的需求。（3）灌区管理人员信息化意识和技术水平亟需提高。部分灌区也尝试进行信息化方面的建设，但由于灌区管理人员信息化技术水平差，使得建成的信息系统使用难、管理维护更难，无法充分发挥已建系统的作用，更兼新老系统共同运行，不仅没有减轻反而加重了灌区工作人员的负担。时间久了，已建系统逐渐老化、落后，人们也对信息化的效益产生了怀疑，系统无法进行更新改造，逐渐淘汰，灌区管理又恢复到原来的状况。（4）重硬件、轻软件。在具体工作中还有只重视硬件投入，不重视软件开发的倾向。这不但使得硬件不能充分发挥效力，系统的操作维护困难，而且资料的整理分析等后续工作还需要手工操作，没有真正减轻工作量。（5）节水农业信息化建设没有一个统一的规划，信息的共享性差。同时，各
2灌区重复开发、重复建设现象严重，造成很大的浪费。（6）我国节水农业信息化的产品处于试验研究阶段，没有真正形成产品。（7）节水农业信息化系统的综合集成能力差。
在利用信息技术提升传统节水技术水平方面，（1）由于作物种植、耕作栽培、灌溉施肥管理措施、气候因子、土壤性质诸多因素的空间变异性的存在，致使土壤水分存在很强的空间变异性；同时，由于基于土壤特性的传感器技术测量土壤水分只能采用离散点的方式实施土壤水分状况监测，所以，土壤水分的空间变异规律研究，从点到面(点尺度-田间尺度-区域尺度)的尺度转换理论与方法是实现土壤水分监测信息化的重要基础。目前存在的系列问题仍然没有很好的解决，或者说已经取得的一些理论进展远没有达到实现信息化应用的水平。（2）实施的土壤水分状况监测可以为从点尺度到区域尺度的实时(real-time)灌溉管理决策提供支持。但是，对于在不同空间尺度和时间尺度上的土壤水分状况的预测无能为力。同时，目前的土壤水分预报模型以点尺度模型为主，在田间尺度、区域尺度问题的应用上存在许多问题。点尺度模型研究和区域尺度扩展理论研究是解决该问题的一个重要途径；开展区域尺度的土壤水分预报模型研究是解决问题的另外一个途径。（3）遥感技术的发展为区域作物水分状况监测、区域作物耗水量监测提供了重要的技术支持。但是，如何利用遥感技术和农田生态系统模型技术相结合的方法来实现区域作物耗水量预测、区域农田土壤水分状况预测仍然存在许多需要解决的理论和技术问题。（4）无论是在点尺度上还是在区域尺度上，监测数据与模型的融合技术是实现实时监测与预报有机结合的重要技术环节，也是最终实现农田土壤水分监测与预报信息化的重要基础。（5）如何实现监测数据、预报模型、尺度扩展理论、GIS技术、遥感信息的有机结合，其中的理论和方法中上存在系列的问题。这些问题的研究是最终实现农田土壤水分监测与预报信息化的应用基础。
7、节水农业发展政策和制度研究方面的滞后，已成为制约农业节水技术应用和提高效益的重要因素
从当前节水农业发展的实际情况看，许多节水技术措施在投入产出方面的表现都不是太好，这样就很难调动最终用水者采用这些节水技术措施的积极性。由于经济效益不好，许多地方政府和水管理部门因此缺少了推动节水农业发展的主动性，形成了许多地区节水农业发展主要依靠国家投资和行政驱动的局面，这样就很难保证节水农业能够持续稳定发展。
影响节水技术实施经济效益的因素是多个方面的。有节水技术本身的原因，有区域经济发展的原因，也有水管理方法和政策方面的原因。其中影响最为突出的包括如下几点：①灌溉用水计量和收费方式与节水的需求不相符合；②节水技术的投入与运行成本与节水收益的40 不相匹配；③节水活动投入主体和收益主体的严重错位；④水权分配与交易机制尚未建立，满足不了节水农业发展的需求。政策与管理上存在的问题，显然已超越了农业节水技术的范畴，但对农业节水发展的影响更大，不解决这些问题，即使再有效的节水技术也很难得到长期推广应用。因此，目前迫切需要建立节水投入补偿机制，并逐步发展与完善水权的分配与转让机制，通过水市场的调节，激励各地用水户大力推广应用节水农业技术措施，保障节水农业的持续发展。
小结
建国以来，我国节水农业发展遵循水旱并举的总体思路，在节水灌溉农业和旱作节水农业两个方向领域中开展了一系列的技术创新与应用，取得了瞩目的成就，保障了众多人口粮食生产的水资源安全。根据我国国情，我国的科技工作者在继承传统农业精华的基础上，创造性地建立了中国特色的节水农业技术，在抗旱节水品种选育与应用、雨水蓄积与高效利用技术、改进作物水分利用效率、覆盖技术、旱作节水与高效种植技术、大田滴灌等方面形成了自己的优势和特色。同时，积极跟踪国际先进的节水农业技术，在引进、吸收和消化的基础上，使节水灌溉设备与节水材料的研发能力得到快速提升，并结合国内的情况和区域特点，形成了以轻小型、移动式、低成本为鲜明特征的节水灌溉设备与材料产业。
但是，由于长期以来我国粮食生产的压力，我国的节水农业技术以应用为主，节水高效农业基础理论与方法的研究长期处于无组织状态，节水农业科学研究与实验的基础装备建设严重滞后，基础理论与方法难有座位，没有形成支撑科技创新的基础研究平台。节水农业高技术更是在近几年才得到应有的重视，但由于节水农业有关的材料科学、制造技术、信息技术以及生物技术等现代科学技术的落后，我国在节水农业高技术领域尚缺乏有说服力和竞争力的重大突破。同样，在应用技术领域，由于技术的发展没有很好兼顾区域特点和标准化，致使已有的技术难以进行整体配套，技术效益不仅难以发挥，而且极不稳定。随着水资源短缺形势的恶化和农业发展需求的增长，传统的节水农业技术面临进行高新技术改造和以信息化带动常规技术的标准化升级的重大任务，其中有关的重大技术瓶颈亟需尽快突破，以促进现代节水农业技术体系的建立和水平的提高。
第四部分
发展需求预测
一、2020年节水农业发展目标预测
1、节水高效农业发展目标预测
到2020年，我国节水高效农业发展的中长期目标是：
1）在农业水资源总量维持在4000~4200亿立方米，灌溉用水总量维持在3600亿立方米，甚至可能是负增长的情况下，通过大力普及和推广节水技术，发展节水灌溉，使节水灌溉面积由目前的2.8亿亩提高到5.5亿亩。
2）重视和充分利用自然降水资源，通过调整农业产业结构和优化种植制度，建立基于水生态配置的农业产业布局和节水型农作制度，大力发展节水型种植和保护性耕作，建立高标准旱作基本农田，使旱作节水高效农田面积达到5亿亩；
3）通过大力发展现代旱地农业和节水灌溉技术，使旱地农田降水利用率从目前的45%提高到55%，灌溉水利用系数从目前的0.43提高到0.55；旱地农田水利用效率从平均0.45公斤/毫米.亩提高到0.60公斤/毫米.亩，灌区灌溉水的利用效率从1公斤/m提高到1.2公斤/m3。
32、节水高效农业科技目标预测
实现以上节水农业发展目标，到2020年我国节水农业科技将达到中等发达国家水平，节水农业技术水平的全面提升、节水农业设备与产品的全面更新换代，形成节水农业发展的新模式与新机制，建立起以高新技术为主体的节水农业技术创新体系和产业体系。
1）节水高效农业基础理论体系基本建立
基本建立起生产实际中迫切需要的节水农业理论，包括植物需水模型与区域分异规律、节水灌溉条件下水转化理论及尺度效应、植物高效用水调控机理与非充分灌溉理论、节水灌溉条件下土壤水肥盐迁移模型与植物水肥盐环境联合调控理论、提高田间灌水效率的理论、区域尺度土壤墒情与灌溉用水动态预报理论、植被建设中的水分承载力与节水型植被建设的生态水文效应、流域尺度生态需水计算与区域多水源优化配置理论、节水灌溉的区域水土环境效应评估与调控理论等。
2）节水高效农业技术走向成熟
在节水农业系统理论的支撑下，作物水分信息快速监测诊断技术、土壤水分动态快速测定技术、区域作物水分分布监测技术、土壤墒情预报及作物水分动态监测信息、精量控制灌溉技术等基本成熟，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，使节水农业技术走向精准化和可控化。
3）节水灌溉产品和节水制剂基本实现“三化”
随着节水灌溉产品设备开发的基础水力学理论、运动力学理论及新材料、新工艺研究的深入，具有自主知识产权的节水灌溉设备将大规模开发，形成标准化、系列化、产业化的节水农业集成产品，节水灌溉设备和节水制剂在质和量两方面均能满足国内市场需求，产品性能达到国际先进水平，绝大部分取代进口产品。
4）节水灌溉分区模式基本建立
在华北平原井灌区，通过研究地下水合理开发、四水转化、非常规水利用技术，采用非充分灌溉理论改进灌溉制度，建立“适水型”农业高效种植结构，使该地区农业水资源紧缺状况得到缓解，农业得到可持续发展。
在西北内陆少雨区，通过研究水资源开发对生态环境的影响，协调农牧业发展用水要求，重视生态环境对水的要求，建立水资源利用和高效用水技术模式。
在山丘缺水区，通过研究当地水资源的高效利用、防止水土流失、改善生态环境等技术措施，建立集雨农业高效水资源利用模式。
在大型灌区，通过研究水资源联合调控，利用先进的田间节水灌溉技术，配合大型灌区更新改造，建立现代化的灌溉管理技术，灌溉水利用效率提高到一个新台阶。
在南方水稻种植区，通过研究水稻节水灌溉新技术，改善农田水环境，解决水资源污染，提出高效农田排灌新技术，促进水稻优质高产。
5）节水农业标准化体系已经建立
节水农业技术与产品标准体系、试验室测试方法与标准体系、工程技术标准体系、质量评价指标体系、节水灌溉设备质量监测体系技术监督体系建立，并建成社会共享数据库，规范农业节水的各环节，保证农业节水的健康发展。
6）国家级基础平台基本建成建成具有国际先进水平的国家级重点实验室5-8个（节水灌溉、生物节水、农艺节水、43 节水生态、旱作农业等）、国家级节水农业研究中心5-8个、分区建立野外实验台站500个、形成监测服务推广网络，农业节水研究队伍稳定。
二、农业用水供需平衡与潜力分析1、2020年农业水资源保障的供需平衡分析
据《21世纪初中国农业发展战略》预测，对2020年粮食生产用水供需平衡分析所依据的评价指标是：灌溉用水零增长，即维持现状的3600亿m3，而且实际灌溉定额不变；按95%的粮食自给率计算，粮食生产总量达到6.0亿吨；假设现状水资源供需平衡，未来降水不减少，耕地维持在18.5亿亩；灌溉面积根据实际灌溉供水量和灌溉定额计算获得；到2010年降水和灌溉水的利用率提高10%，水分利用效率提高0.2kg／m3。
设：现阶段（1999年）我国粮食总产5亿吨，其中约70%产自灌溉农田。农业灌溉用水总量约3600亿m3，其中：北方灌区1710亿m3，灌溉水的利用率42.2%；南方灌区1889亿m3，灌溉水的利用率39.5%，灌溉水的生产效率为1.0kg/m3（见表）。我国北方旱作农田自然降水的利用率为45%，水分利用效率为0.45kg/mm·亩，南方旱作农田自然降水的利用率为15~20%，水分利用效率为0.4 kg/mm·亩左右，其加权平均的旱地降水利用率为35%，水分利用效率为0.41kg/mm·亩（折62 kg/m3）。则：
灌溉农田实际灌溉用水量为：710亿m3×0.422+1889亿m3×0.395=1468亿m3； 旱作农田利用的降水总量为：1500亿kg÷0.62 kg/m3÷0.35= 6912亿m3。
假定：未来农业灌溉用水维持现状，即3600亿m3，降水不减少，节约的灌溉水用于发展灌溉。到2020年，农业灌溉用水的利用系数：北方地区由目前的0.422提高到0.55，南方地区由0.395提高到0.50，；旱地降水的利用率：北方55%，南方22.5%，加权平均为40%。灌溉农田的水分利用效率提高0.2kg／m3，旱地水分利用效率北方提高0.13 kg/mm·亩（0.2kg／m3），南方提高0.10 kg/mm·亩（0.15kg／m3），南北方加权平均达到0.8 kg／m3。则：
农田实际灌溉量为：1710亿m3×0.55+1889亿m3×0.50=1885亿m3，同时节约灌溉用水417亿m3；
灌溉农田增产能力为：0.2kg/m×1885亿m= 377亿kg；
旱地农田增产能力为：0.80kg/m×6952亿m×0.40 – 0.62kg/m×6952亿m×0.35 = 712亿kg；
灌溉农田和旱作农田总增产能力为1089亿公斤。
3以上分析表明，发展现代节水灌溉和旱作农业，通过节水高效农业技术的创新和大规模升级应用，有效提高自然降水和灌溉水的利用率及利用效率，可以满足2020年粮食生产的水资源保障需求。
三、节水潜力预测与评价
1、节水灌溉的节水潜力
（1）喷微灌技术节水潜力
根据上海、武汉、陕西、新疆、辽宁、北京等地的试验（节水灌溉技术成果选编，水利部科技推广中心，1991），在地面灌溉条件一般的地区，实施喷灌可节约灌溉水30%-50%，在地面灌溉条件相对比较好的地区喷灌也可节约灌溉水20-30%。根据近年喷灌发展的经验，在经济作物种植区，发展喷灌具有较好的经济效益和社会效益。在我国现有8.9亿亩灌溉面积中，林果及其它非粮食作物的种植面积20%以上，随着种植结构的调整，预计到2020年非粮食作物的种植面积将达到灌溉面积的30%以上，即近3亿亩，其中大部分地区适宜发展喷灌。我国现有喷灌面积3150万亩，根据节水灌溉和旱作农业发展规划，未来喷灌将以300-500万亩/年的速度发展，预计到2020年，新增喷灌面积5000-8000万亩，以保守的30%的节水量计算，到2020年通过实施喷灌技术可节约灌溉用水量37.5-60亿m3。
我国微灌面积到2000年底为350万亩，还不足有效灌溉面积的1%，其节水潜力尚未充分发挥。根据河北、新疆、内蒙、辽宁等地试验（节水灌溉技术成果选编，水利部科技推广中心，1991），微灌可节水50%-70%。根据节水灌溉和旱作农业发展规划，未来微灌将以150-200万亩的速度发展，预计到2020年，微灌面积将新增2500-3500万亩，灌溉节水将达30-60亿m。
（2）管道输水灌溉技术节水潜力
我国现有管道输水灌溉面积8500万亩，未来将以600-800万亩/年的速度发展，预计到2020年将新增加管道输水灌溉面积1-1.4亿亩。根据内蒙、北京等地试验，管道输水灌溉可节水20%-30%，亩灌溉用水量减少70-100 m3，保守计算，节水量将达到70-100亿m3。
（3）渠道防渗技术节水潜力
我国现有防渗渠道控制灌溉面积1.6亿亩，未来将以1000-1500万亩/年的速度发展，预计到2020年将新增渠道防渗控制面积1.7-2.5亿亩，总工程面积3.3-4亿亩，约为灌溉面积的36.6%-44.4%。根据原水利部西北水利科学研究所试验渠道防渗可提高渠系水利用率
312%-24%。我国现使用地表水灌溉的地区大部分采用渠道输水灌溉，而渠系水利用率平均只有50%。根据中国水资源简报（2001），2001年全国使用地表水及跨流域调水的总量为4595.3亿m3，若70%用于灌溉，则灌溉使用的地表水及跨流域调水的总量为3200亿m3左右，若渠系水利用率平均提高15个百分点，则可节约灌溉用水量175-210亿m。
（4）改进地面灌溉技术节水潜力
有关资料显示，改进后的地面灌溉系统（或称现代地面灌溉系统）中水平畦田灌溉（level basin irrigation）田间水利用率为70%-90%，普通畦灌（Border Irrigation）田间水利用率为70%-85%，沟灌（furrow irrigation）田间水利用率为65%-85%；而传统地面灌溉系统的田间水利用率往往比上述数值低。美国的田间观测结果表明，改进后的地面灌溉系统与传统地面灌溉系统相比田间水利用率仍可以提高20-30个百分点。
国内研究表明（以华北地区井灌区冬小麦为例）：实测地面畦灌的田间水利率为26%-85%，整个生长期内总的田间水利用率为61%。应该说，由于华北地区井灌区长期以来的精耕细作，地面畦灌系统的田间水利用率指标相对国内其他地面畦灌系统来讲属于较高值。整体上讲，我国地面灌溉系统绝大部分属于传统的地面灌溉系统，而且田间工程的标准普偏偏低，使地面灌溉系统总的田间水利用率小于51%。针对国内实际条件，对改进地面灌溉技术进行的研究表明，与现状相比，改进后的地面灌溉系统可使总的田间水利用率达到81%。也就是说，我国地面灌溉系统总的田间水利用率的提高潜力在23个百分点左右。
我国现有地面灌溉面积约8亿亩，其中95%以上采用地面灌溉方法，预计到2020年，有一半灌溉面积实施改进地面灌溉，如果按现状每年每亩用水量为350立方米，地面灌溉系统总的田间水利用率为50%，则当总的田间水利用率达到70%时则可节约灌溉用水量400亿m3。
32、提高旱地降水利用率和利用效率的潜力
我国旱农区降水资源的利用率不高，有限的降水资源不能充分利用。北方旱农区连续15年的科技攻关计划研究结果显示，目前在有限的降水资源中，因径流损失的水分占总降水的20%，而休闲期无效水分蒸发则占降水的24%，真正能被农业生产利用的降水只有总量的56%。就是在利用的56%中，也有26%由于田间蒸发而散失，作物真正利用的降水只有总量的30%。研究表明：在北方旱作农田采用等高种植、农田集雨等技术，可以使旱地农田的自然降水保蓄率提高18%~25%；而采用覆盖、保护性耕作、有机旱作等技术，可以有效减少农田休闲期和生育期蒸发失水，使自然降水的利用率提高15%~18%。我国现阶段
46（1999年）北方旱耕地面积7.37亿亩，南方旱耕地面积4.37亿亩，按照北方旱地平均降水400毫米、南方1000毫米计算，到2020年大面积应用已有技术，使自然降水利用率提高10个百分点，则可多利用自然降水480亿立方米。
另据北方旱农地区研究结果，采用抗旱节水新品种及配套的旱作积水技术，一般可以使作物增产12%~15%，水分利用效率提高0.05~0.12kg/mm·亩；秸秆覆盖技术可以提高水分利用效率0.15~0.20 kg/mm·亩；农田集雨技术在不同的降水年份增产幅度为30%~60%；有机旱作和水分耦合技术提高水分利用效率0.1kg/mm·亩。据山西寿阳、河南洛阳、甘肃陇东、陕西渭北、辽宁阜新等旱农试验区综合技术研究结果，采用综合旱作节水技术，可以使自然降水利用率达到60%~65%，旱地作物平均水分利用效率比对照平均提高0.20~0.30 kg/mm·亩，其中旱地玉米最高达到1.78 kg/mm·亩，旱地小麦达到1.56 kg/mm·亩，旱地谷子达到1.05 kg/mm·亩，比对照提高1/3以上，比整个北方旱农区平均的0.45 kg/mm·亩高2倍左右，充分显示出节水增产的技术潜力。
3、调整农业结构的节水潜力
我国万元农业GDP的用水量为1591m，而与我国人均水资源相近的发达国家万元农业GDP的用水量一般在400~600m3。造成这种局面的原因是多方面的，建立节水型的种植结构不仅必要，而且潜力是巨大的。一是在缺水地区扩大水分转化效率较高的C4作物（如玉米、高粱、谷子）的种植规模，压缩C3作物的种植比例；二是把饲料（饲草）纳入种植业体系，建立粮——经——饲三元节水种植结构，尤其是在缺水的北方和西部地区，应加快饲料饲草产业的发展；三是调整商品粮生产格局，尽快改变北粮南运的局面；四是大力发展节水高效种植，加快蔬菜、水果等节水高效农业的发展。
3小结
我国农业水资源严重短缺并将进一步加剧的形势短期内难以根本扭转，农业和农村经济增长只能在现有的水资源条件下寻求突破。在水资源供需矛盾日趋尖锐的条件下，由于农业与其他行业相比处于弱势和竞争不利的状态，实现2020年农业发展的基本目标，满足15亿人口粮食安全生产的基本需求，只能依靠挖掘农业内部的节水潜力来实现。
分析预测表明，在节水农业的诸多技术环节中，田间节水是实现节水潜力的最关键的 47
