节水农业研究现状与发展动态课件.ppt

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1、国内外节水农业研发现状与趋势,?,黄高宝,教授,/,博导,?,甘肃农业大学,?,二,OO,四年十月,?,“,人类在本世纪为能源而,战，而下世纪将为水而战”,?,希拉克,1998,?,?,“,水是人类的生命线，也是,农业和整个国民经济的生命线”,?,江泽民,甲骨文中的,水字,报告主要内容,节水农业机理,国外节水农业概况,我国节水农业发展趋势,成型的节水农业技术,我国节水农业现状及开发战略,节水农业的涵义,1,、涵义,节水农业：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的农业。,节水农业的根本目的,：,在水资源有限的条件下实

2、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。,2,、节水农业的基本特征,系统特征,：,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。,作物生产实质是作物,-,土壤,-,大气组成的复合系统。,(,节水必须考虑系统性,),一、节水农业的内涵,一、节水农业的内涵,效益特征：,节约和高效用水有三个基本环节。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，提高降水和灌溉水的利用率，减,少单位灌溉面积的用水量,(,可

3、回收,),；二是减少田间和输水过程中的蒸发蒸腾,量,(,不可回收,),；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。,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。真正意,义上的节水农业是节水增效农业，具有显著的效益特征,。,一、节水农业的内涵,?,?,节水农业的技术综合特征,?,节水技术与土壤、肥料、作物品种、耕作、栽培、植保、农业设施,等各项措施密切联系和不可分割，具有综合特征。,?,每一类节水技术均包括

4、多个方面的组成,?,工程节水技术,：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,：适水种植技术；抗旱育种技术；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,：水资源合理开发和优化配置；地表水地下水联合运用；,劣质水开发利用；墒情监测与控制灌溉技术；产权与水价管理等。,二、节水农业的机理,1.,水分亏缺下作物的形态与解剖学反应,?,叶形态与解剖结构：在干旱下叶片卷曲、萎蔫，角质和蜡质增加，气孔减小，叶表面绒毛,增多，有利于保水和提高水分利用率。,?,根形态与解剖结构：适度干旱

5、根系分布范围扩展，根冠比增大，有利于改善作物水分状况。,（对光合作用的抑制小于对地上部分扩展的抑制）,2.,水分亏缺下作物生理生化特性的变化,?,生长：轻度水分亏缺，影响叶片扩张，但不影响气孔开放，因而对光合速率影响不明显。,?,蒸腾与光合：在水分亏缺下，作物蒸腾量显著下降，且蒸腾作用先于光合作用下降，即使,在中度水分亏缺下，气孔开度减小，蒸腾速率大幅度下降，光合下降不明显，水分利用效,率提高。,?,激素水平：,?,脯氨酸（,Pro,）：能提高蛋白质水合度，在干旱使呈,10-100,倍增加。,?,脱落酸（,ABA,）：干旱下在根中合成，经木质部传向叶片，控制气孔开放，促进成熟，促进,叶片脱落。

6、,?,渗透调节：是植物耐旱的一种重要方式，是指植物在逆境下通过代谢活动增加细胞内溶质,浓度，降低其渗透势，从而保持较高的吸水能力。,二、节水农业的机理,?,3.,水分亏缺对作物产量的影响,?,水分亏缺抑制生长，对作物产量的增加具有不利的,影响，但对经济产量而言并不总是降低；,?,在作物非水分临界期如苗期给予适当的水分亏缺，,有利于促进根系的发育，从而提高经济产量。,?,早期的适度水分亏缺还能增加叶片的汁液浓度和渗,透调节能力，能够增强水分敏感期的抗性。,二、节水农业的机理,4.,适宜调节亏水度对作物的益处。,?,适度水分亏缺促进作物根系的生长。“蹲苗”就是利用根系生长的这一特性。,?,作物生长

7、前期历经适度水分亏缺增加后期生长抗逆性，改善品质。,?,渗透调节能力增强；,?,防御系统加强（包括消除自由基的酶系统,SOD,、,POD,、,CAT,和具有清除自由基的,Vc,等物质）；,?,增加表面蜡质层，提高抵抗病原物入侵的能力；,?,提高与抗病有关的酶的活性，产生植物抗毒素。,?,适度水分亏缺促进体内物质重新分配，提高经济系数。（在中等水分亏缺条件,下，生长受到明显抑制，但光合作用基本不受影响，物质运输不受影响，同时,根系生长和吸收功能增强，以及籽粒作为强库有较高补偿调运作用，从而使经,济系数提高。）,二、节水农业的机理,5.,影响作物水分利用效率的途径。,?,不同作物间相差,2,5,倍

8、。,C,4,植物（玉米、高粱、甘蔗等）比,C,3,植物（小麦、油菜、大豆等）高,2.5,3,倍。,?,光照是冠层中影响水分利用效率的主导因子，其随叶层变化,有显著影响，而叶温、气温,CO,2,浓度、空气水气压等无显著影,响。,?,土壤水分对水分利用效率的影响。,?,轻度亏缺下，水分利用效率提高；,?,中度亏缺下，水分利用效率最高；,?,严重缺水时，水分利用效率下降。,?,矿质营养不足，水分利用效率下降。,二、节水农业的机理,6.,控制性分根交替灌溉的概念及其理论依据,?,概念（,Controlled root-divided alternative irrigation,，,CRAI,）,在土

9、壤垂直剖面或水平面的某个区域保持干燥，而另一部分,区域灌水湿润，交替控制部分根系干燥、部分根系湿润，以利于,作物部分根系处于水分胁迫时产生的根源信号脱落酸供给地上部,分叶片，以调节气孔保持最适开度，达到以不牺牲作物光合产物,积累而大量减少其奢侈的蒸腾耗水而节水的目的。同时通过不同,区域根系的交替干湿锻炼，而提高根系吸收能力，增加其对水分,和养分的利用率，同时还可减少每次灌水间隙期间土壤湿润面积，,减少棵间蒸发损失。,二、节水农业的机理,?,控制性分根交替灌溉的理论依据,?,光合与蒸腾对气孔开度的反应不同。,一般情况下，,光合速率随气孔开度增加而增加，当气孔开度达到某,一值时，光合速率增加不再明

10、显，而蒸腾速率随气孔,开度增加而线性增加。,?,局部干燥区域的根信号能帮助改变作物的气孔开度和,调节其水分消耗。,脱落酸作为信号物质,。,?,交替控制使部分根系经受一定程度的水分胁迫，能改,善土壤通透状况和提高根系传导能力。,二、节水农业的机理,7,.,调亏灌溉（调控亏水度灌溉,Regulated deficit,irrigation RDI,）,属于非充分灌溉，其基本思想为,：,对于一些作物，,由于其生理生化通道受到遗传特性或生长激素的影响，,在其生长发育的某些时期施加一定的水分胁迫，即可影,响光合产物向不同组织器官分配的倾斜，从而提高所需,收获的产量而舍弃营养器官的生长量和有机合成物质的,

11、总量。,虚拟水理论及其意义,1.,概念,：,虚拟水是水资源领域的新概念,，是非真实意义上的水，是通过,商品交易或服务来体现的。,2.,虚拟水的特点,：,（,1,）非真实性,：,顾名思义，虚拟水不是真实意义上的水，而是虚构的水，,是以“虚拟”的形式包含在产品中的“看不见”的水。,（,2,）社会交易性,：,虚拟水是通过商品交易即贸易来实现的，没有商品交易,或服务就不存在虚拟水，并且强调社会整体交易，非个体交易，商品交易或,服务越多，虚拟水就越多。,（,3,）便捷性,：,由于实体水贸易运输距离长远、成本高昂，这种贸易通常是,不现实的，而虚拟水以“无形”的形式寄存在其他的商品中，相对于实体水,资源而言

12、，其便于运输的特点使贸易变成了一种可以缓解水资源短缺的有用,工具。,虚拟水理论及其意义,3.,虚拟水理论的意义,（,1,）虚拟水的理念改变了解决问题的思维方式,。要求水利工作者从原有的以水为中,心的观念转变为在水之外寻找解决水资源分配和水资源管理的途径。,（,2,）虚拟水理论拓宽了水资源研究的领域,。虚拟水理论给水资源和水安全研究提供,了创新领域，如传统水资源研究与粮食安全研究是分离的，虚拟水理论使两者有,了切入点，给从事水资源学研究的人员提供更加广阔的研究空间。,（,3,）虚拟水树立了新型的水资源管理理念。,水资源管理应有三个层次，首先是要通,过节水、生活习惯和方式的改变、产业结构和种植业结

13、构的调整，充分利用当地,水资源；其次，考虑区域社会经济的发展、水资源安全和生态环境安全，进行区,域水资源分配；最后，构筑水资源安全战略体系，通过虚拟水贸易和虚拟水战略,实现全球水资源化。,（,4,）虚拟水提供了一条解决我国干旱区缺水的新途径,。实施虚拟水战略有利于国家,制定西北地区水资源安全战略的保障措施及政策，有利于西北开发，对西北地区,的生态环境安全和社会经济可持续发展具有重要的理论和现实意义。,二、国外节水农业概况,1,、世界水资源农业利用概况,(1),灌溉耕地及其水资源匹配,世界干旱半干旱地区遍及,50,多个国家和地区,(1/3),，雨养耕地,80%,。全球灌溉面积,由,20,世纪初的

14、,5,10,7,公顷增加到目前,2.5,10,8,公顷，,2010,年将在现有基础上增加,19%,，,耕地灌溉面积约占总耕地,21.2%,，而相应的灌溉水量将增加,17%,。,19501985,年，全球灌溉面积年均增长,5%,以上，占耕地,17.8%,的灌溉面积，生产,了世界食物总量的,1/3,，但水资源日趋紧张，使发展新灌溉系统的成本不断上升，平,均每公顷超过,4500,美元，甚至高达,10500,美元,，灌溉农业的效益下降，制约了灌溉农,业的发展。自,1980,年以来，世界灌溉面积增长速度明显下降，年增长率不到,1%,。从,70,年代后期开始全球新的水资源开发已经趋于缓慢，开发新的水资源的

15、费用越来越昂,贵，灌溉项目的投资正在减少，特别是亚洲，由于单一技术的应用和水资源有效利用,率偏低，全球每年仅由于涝灾和盐碱化失去的土地面积达,30150,万公顷。,二、国外节水农业概况,用水结构（,%,）,地,区,国,家,数,人口,百万,总用水量,km,3,/yr,人均用水,m,3,/,人,yr,水资源开,发利用率,%,农业,工业,生活,非,洲,50,723.40,151.96,210.0,2.8,85.4,5.8,8.7,美,洲,28,753.84,690.36,915.8,3.7,48.1,38.8,13.0,亚,洲,48,3461.75,1636.45,472.7,10.7,86.4,7

16、.7,6.0,欧,洲,30,764.54,462.08,604.4,6.0,32.3,53.2,14.7,大洋州,5,27.13,16.37,616.7,1.1,34.5,3.1,62.4,合,计,161,5730.66,2957.58,516.1,6.1,68.6,22.0,9.4,(2),世界各地区用水量与用水结构,不同地区耕地,灌溉率为：,非洲,8.08%,、,美洲,9.77%,、,亚洲,43.83%,欧洲,16.24%,，,平均,20.49%,，,亚洲压力最大，,应实行节水农业,二、国外节水农业概况,2,、国外节水农业的技术途径,(1),农业水资源开源技术,-,地面集水技术,(,以色列

17、内格夫沙漠：雨水收集面、容器,),-,跨流域调水,(,原苏、美、印、加等，存在移民、耕地、环境等问题,),-,地下水库利用技术,(,地下淡水占总淡水,30.1%,，美国：地下水回灌系,统，通过地下水库调蓄水资源,),-,劣质水利用技术,(,生活污水、咸水：以色列污水利用率,70%,，,1/3,用于,灌溉，占总灌水量的,1/5,，咸水开发利用程度也很高；美国,50,个州中的,45,个,采用了污水灌溉技术，有,3500,个污水处理厂；印度城市生活污水中的,50%,已用于灌溉,),二、国外节水农业概况,(2),输水节水技术,-,渠道防渗技术：衬砌材料包括刚性、土料和膜料；聚乙烯和聚,氯乙烯为主的衬砌

18、方式比重在不断扩大,(,前苏联、印度：刚性,+0.2mm,薄膜,),-,低压管道输水灌溉技术,：美国,1984(46.9%),，加州圣华金河谷,灌区支渠以下全部管道化，渠系水利用系数达到,0.97,；日本、澳,大利亚、东欧各国和加拿大多采用此技术；今后重点是开发管,材,、量水放水设备,二、国外节水农业概况,(4),农艺节水技术,-,选育抗旱作物与节水品种,美国和印度,(45%,杂交种,),重视高粱；,-,改进耕作方法,少免耕，轮作；美国,75%,耕地取消铧式犁；,-,推广地面覆盖技术,有机物料和薄膜，,日本最早使用地膜,农艺节水,二、国外节水农业概况,?,(5),化学节水技术,?,-,化学覆盖

19、,以高分子膜阻碍水分蒸发，覆盖材料包括石蜡、沥,青乳剂、树脂、橡胶、塑料等，使用方式包括成膜、泡沫和粉末覆,盖,(,日、法、印、加等,10,多个国家，可增产,1030%),?,-,保水剂,(,林木,),高分子树脂,?,-,抗蒸腾剂,作物吸收中的,99%,用于蒸腾，,1%,固定，据美国资,料可降低土壤水分损失,40%,；主要类型包括代谢型、薄膜型和反射,型；黄腐酸。,二、国外节水农业概况,(6),管理节水技术,(50%),-,制定节水灌溉制度,按报酬递减规律选择最适灌溉水量,-,重视田间水管理,和农民参与,按需供水；农民参与；,-,加强灌区用水信息管理,美日发达，采集降水、大气、土壤等相关信息；

20、,-,实行计划,水，合理调配水量,统一高度，轮灌，斗农渠配置,-,促进灌溉管理向自动化方向发展,采用计算机、遥感、电测进行水管理；美,国各大灌区均设有自动调控中心；日本于,20,世纪,80,年代已安装了遥测、遥控；,以色列否认大小灌区均采用自动化控制。,-,成立水资源管理与维护机构,澳、埃、巴、印、马来西亚的灌溉系统的运行，,是由政府机构执行；奥地利、英、蒙由用水者协会来完成；意大利、以色列、,南非、土耳其等国是由政府机构和用水者协会共同完成,二、国外节水农业概况,(6),管理节水技术,(50%)(,续,),-,通过水价进行调节,灌溉水的水价远低于生活、城市和工业用水；澳、塞,浦、美、埃、南非

21、、印、巴、法、英、以国等都制定了相应的水价政策；水价,制定采用配额制。,以色列的灌溉水价计价标准,水源,用水比例,(,实际用比占配额比例,),水价,(,美元,),1,、淡水,150,0.15,5080,0.18,80100,0.21,平均,0.18,2,、三级处理污水,用水需求量小的时期,0.14,用水需求量大的时期,0.15,3,、二级处理污水,平均,0.12,二、国外节水农业概况,3,、典型节水农业模式,-(1),印度,-,集雨种植,1.42,亿公顷耕地中旱地占,73%,，生产了全国,46%,的谷物、,75%,的油,料、,90%,的豆类、,70%,的棉花；有,集雨旱,作,(,一是利用蓄水池

22、收集田间泾流，二是收,集田外水于田内利用，三是发展田内微集水,区：沟垄,),和,集雨节灌,两种形式,道路、庭院集流面,二,、国外节水农业概况,-,发展现代节灌技术,微灌技术主要用于香蕉、葡,萄、石榴、橙子四种高经济价值作物的灌溉,(60%,以,上,),，其它用于西红柿、辣椒、棉花等作物,-,经验教训,一是旱作保粮、灌溉增效；二是管理滞,后，灌溉系统报费后返回传统灌溉；三是由代理商制,造的灌溉设备存在标准过高或系统性差等问题；四是,信息滞后、管理自动化程度不够；五是液态肥料开发,滞后，限制了水肥配施技术的开展；六是推广服务落,后于技术本身的开发,二、国外节水农业概况,?,(3),田间节水灌溉技术

23、,?,?,喷微灌技术,(,主流,),：欧洲,82%,，以,色列,(,滴,70%),、德国、奥地利,100%,；发展,趋势：,A.,低压节能；,B.,喷微灌相互结合；,C.,积极开展多目标利用；,D.,改进设备、提高,性能；,E.,产品日趋标准化、系列化、通用,化；,F,.,运行管理自动化。,?,?,改进地面灌溉技术,畦灌、沟垄灌,溉、地面平整技术等,(,美国,70%,左右,),二、国外节水农业概况,3,、典型节水农业模式,-(2),以色列,-,主要节水农业措施,(1),灌溉施肥,(,肥,+,水,),，,IWE90%,，创造高产记录,(,番茄,20t/mu,，甜椒,7.8 t/mu,(2),污水

24、资源的利用与微咸水利用,(2010,年预计将有,1/3,的灌溉水来自污水,),；,(3),雨水收集利用,(,大型集水设施或集入地下水库，每年收集,12,亿方,),；,(4),管理技术,(,分段计水价，灌溉过程计算机管理、遥控,),；,(5),结构调整节水,(,创汇型农业结构，放弃粮食，高附加值经济作物,),-,模式产生的条件,(1),可以放弃粮食,(500,万人,),；,(2),发达的经济奠定了广阔的农业市场,(,人均产值,13600,多美元，农业人口,20,万,),；,(3),国际市场提供了以色列经济型农业生产模式。,3,、典型节水农业模式,-(3),美国,-,概况：,耕地面积,1.88,亿

25、亩，农业人口约,4%,，以农场形式经营，人均拥有水量,12376,方，,70,年代前注重水资源开发，,70,年代后注重节水农业,-,节水农业发展模式,(1),既重视地面灌溉系统的改进，又大规模发展现代节水灌溉技术,(,地面灌溉占,50%,，其中沟灌占,51%,、畦灌占,30%,；主要发展激光平地，整个地块高差在,23cm,内；美国传统地面灌溉技术,IWE,在,85%80%),喷灌面积占,45%,。,(2),灌溉管理技术先进,土壤墒情监测、传输及时，管理完善。,(3),污水和咸水资源化,除工厂处理外，还利用净化，,70,年代始用微咸水,(4),调整灌溉农业布局,80,年代西部,85%,灌溉耕地，

26、,90,年代已下降到,75%,左右；,(5),雨养农业,雨水储蓄利用、保护性耕作、农田培肥、轮作,(6),采取优惠政策,无息贷款支援水利、社会筹资、灌溉供水免税、灌区全额,补贴，水费完全用于灌区维护,二、国外节水农业概况,二、国外节水农业概况,3,、典型农业模式,-,澳大利亚,典型的经验是旱地粮草轮作制。这种粮草轮作也称为小麦,/,养羊旱地农作制,（农牧结合制）。澳学者发现“土壤有机质衰竭土壤结构破坏水分的入渗,和储存减少风蚀水蚀加剧、生态环境恶化产量下降”。尽管这一恶化过程,是缓慢的，,3050,年才明朗化，但后果却是致命的。而实施豆科牧草与作物轮,作则会避免有机质下降，从而保持土壤基础肥力

27、。在南澳实行粮草轮作条件下，,苜蓿每年提供土壤的氮素为,2.7,6.0,公斤,/,亩，在北澳，柱花草属植物则可提供,4.7,8.7,公斤,/,亩，而土壤有机氮的积累和消耗与豆科牧草的种植期限成正比。,粮草轮作、农牧结合的旱农制，是适合澳大利亚人少地多这一基本国情的，既,可持续增进土壤基础肥力，又能降低旱地农业经营的市场风险。,二、国外节水农业概况,4,、国外节水农业的几点启示,(1),节水农业技术体系的选择,-,要充分考虑节水农业发展的阶段性,(,应考虑经济实力、需求结构、,产业结构、科技水平等因素，一般呈“工程措施主导型”,“工程,措施、非工程措施并重型”,“以生物技术为主导的非工程型”,-

28、,节水农业技术的选择具有区域性,(,国际三大节水,模式,),?,以现代喷微灌为主体的节水农业模式：适用于水资源奇缺、灌溉规模小、经济实力,雄厚的地区，以以色列、沙特阿拉伯等国家为代表；,?,以常规地面节灌为主体的节水农业模式：适用于灌溉规模较大、利用地表水为主、,经济支撑能力有限的地区，以印度、巴基斯坦等国家为代表；,?,常规地面节水灌溉、喷微灌和管理措施相结合的综合节水农业模式：适用于地面灌,溉规模宏大、经济与技术实力很强的地区，以美国、前苏联等国家为代表。,二、国外节水农业概况,4,、国外节水农业的几点启示,(2),节水农业制度的创新,-,投资机制的创新,-,水价制度,如以色列、美国,-,

29、农户参与,(3),资源保障,-,雨水收集利用；,-,污水和微咸水,利用,(3g/l,下的水安全,),对我国来讲，大多地区污水开发利用潜力大，且咸水和微咸水开发利,用程度低，需进行深入开发。,三、我国节水农业现状及开发战略,1,、我国农业缺水的严峻形式,人均现有水资源量,2220m,3,，预计,2030,年下降到,1760m,3,，逼近目前国际上公认的严重,缺水警戒线,1700m3,；,水质恶化严重，可用水量明显不足,近海水产业几乎丧,失；,河流符合饮用水标准的仅占,1/3,，,11%,的河流水质低于灌溉水标准；,75%,以上的湖泊水质受到严重污染；,64%,的城市地下水受到严重污染，,33%,

30、的城市,地下水受轻度污染。,气候变化加剧了水资源的不稳定和区域性缺水,80,年代华北地区平均降水偏少,1015%,；,90,年代黄河中上游地区、汉江流域、淮河上游和四川盆地,8,年平均降水,偏少,510%,。,水资源分布极度不均，与国民经济发展严重错位,降水,69,月占,6080%,；空间分,布上，北方,65%,、,50%,人土地占,20%,水，许多地区人均拥有水量低于警戒线,三、我国节水农业现状及开发战略,2,、我国的农业用水特征和缺水形式,(1),用水问题紧缺、增水能力有限、缺水形式加剧,-,干旱缺水地,76%,，亩均耕地水量,1440,方，约为世界平均水平的,2/3,，,2030,年农业

31、缺水,将达到,500700,亿方；,(2),农业用水浪费严重：一是灌溉水利用率低，渠灌占,75%,，渠系水利用率,50%,、农田损,失,17%,实际利用率,33%,；二是灌溉定额严重超标，有时忽视天然降水；三是自然降水,利用率低，农田降水利用率大约在,30%,左右；四是农业用水效率不高，灌溉水利用率,大约为,0.8kg/,方，旱地农田,WUE0.40.5kg/mm.mu,；,(3),资源性高耗水使水资源利用效益下降,(,以色列,),单方水农业经济产出我国约为,0.2,美,元，以色列为,1,美元,(4),灌溉工程老化,220,个大型灌区中，严重老化损坏的占,70%,、报费的,10%,、失效,16

32、%,，,完好的,4%,；,(5),由水引起的生态环境问题日益突出,地下漏斗、植被退化、黄河断流,(6),水资源“农转非”严重,1949(,农业用水,97.1%),，,1998(74.6%),三、我国节水农业现状及开发战略,3,、我国节水农业的发展现状,(1),发展历程,(5,个阶段,),-19491957,第一阶段，大规模水利建设，改建、扩建灌区，抗旱能力得到,提高，农业用水从,1000,亿方增加到,1900,方；,-19581970,第二阶段，全国以兴修蓄水工程为主的农业供水净增,1100,方，,达到,3000,方；,-19711978,第三阶段，开发农田基本建设，北方发展旱地井灌，全国农业

33、,供水量达,3900,方；,-19791996,此阶段发展曲折、前期水利建设基金减少，工程老化、灌溉面,积有所减少，后期随投入增加，水利工程得以重新利用；,-1997,开发以节水为中心的技术改造和工程建设，农业用水效率得到一定,提高,三、我国节水农业现状及开发战略,3,、我国节水农业的发展现状,(2),发展现状,-,工程节水现状,已完成全国,300,个节水增产重点县和节水型井灌区建设；,在,208,个大型,灌区节水灌溉示范项目区；,与地方配套完成了,12,个节水灌溉示范县建设；九,五”新增灌溉面积,1.15,亿亩，其中渠道防渗,6347,万亩、管道输水,2766,万亩、,喷灌,2169,万亩、

34、微灌,218,万亩；,目前，工程节水灌溉面积已占我国有效灌溉,面积的,34.1%,；,-,农艺节水现状,A,、完成,3,大类型区,80,多个示范、推广区的建设；,B,、推广了适水生产,(,节水,型农业结构、适水种植、雨养农业,),、抗旱节水育种,(,抗旱品种、抗旱遗传、抗,旱生理生化,),、节水灌溉制度,(,灌水次数、定额、时间和关键水,),、节水保墒,(,耕,作保墒、覆盖保水、化学抗旱节水,),、以肥调水,(,培肥扩大土壤库、水肥耦合,)5,大类,45,项农艺技术，受益,8,亿亩；,C,、发展了补充性灌溉技术,(,行走式播种、关,键期补灌,),膜下滴灌,喷,灌,灌溉设备,温室滴箭,现,代,节

35、,水,灌,溉,技,术,三、我国节水农业现状及开发战略,4,、我国农业节水的重点环节与各种措施的潜力,(1),节水的基本环节,-,对水资源进行开发，使其成为农业可用水源；,(,开源,P,-,从水源到田间的输水,-,把引入田间的水均匀分配到指定的面积上或作物上；,-,提高作物经根系吸收土壤水，通过作物体内生理生化过程转化为经济产量,(2),具体节水措施的潜力,-,节水灌溉的潜力：主要在南方地区，北方受资源限制。从现状分析,8,亿亩,灌溉耕地中约有,2.8,亿亩进行了初步节水技术改造，灌溉水利用率低于,40%,；,如果通过节水灌溉使灌溉水利用率降提高,10%,，则全国可节水,360,亿方，若其,中,

36、50%,用于发展灌溉，可新增灌溉面积,0.5,亿亩；节水灌溉的重要功能还在于,强化了水资源的生态功能，潜在效益巨大。,三、我国节水农业现状及开发战略,(2),不同节水技术的潜力,-,提高降水资源利用率的潜力,北方旱农区降水损失中径流占,20%,、休闲期蒸,发,24%,、作物生长期田间蒸发,26%,，作物利用,30%,，南方利用率更低。若,采用集雨、覆盖、建设土壤水库等使休闲期和生育期蒸发量降低,10%,，按,平均降水,400mm,计，可节水约,136,亿方；可开发潜力巨大；,-,提高水资源利用效率的潜力,发达国家,1,吨粮需水低于,1000,方，我国平均约,为,1250,方，节水空间大；，农田

37、供水相同时，农作物应能实现的产量与实,际产量间有,30%,的差距，即有,30%WUE,可实现；如果使我国,WUE,提高到,1kg/,方，约可节水用水,1600,亿方；,三、我国节水农业现状及开发战略,?,-,结构调整节水,我国万元农业,GDP,用水量,1591,方，发达国家,400600,方。,?,用水经济效益低的原因,：一是作物耗水结构与水资源分布不匹配，,缺水地区高耗水作物种植面积大；二是粮食生产布局水资源分布不,匹配；三是三元结构不合理,。,?,解决方案,：一是扩大水分转化效率较高的,C4,作物种植规模；二,是将饲料作物纳入种植结构，形成粮,经,饲三元结构；三是调整,作物布局建立与水资源

38、相适应的农业生产布局；四是大加发展节水,高效种植，提高节水增效潜力。,三、我国节水农业现状及开发战略,5,、未来我国节水农业技术体系的组成部分,(1),农作物高效用水信息采集,是节水农业技术体系的基础，主要包括农业水资源,状况、时空分布、主要农作物需水信息，对水分消耗的时空分布特点等信息；,(2),现代生物工程高效节水技术,：改造传统农作物，通过抗旱基因导入、或者生理需,水特征的调控其生理耗水过程，提高农作物对干旱的忍耐能力和水分利用效率；,(,3),高效节水的农艺技术与种植模式优化技术,有机培肥、生物覆盖、地膜覆盖、,保护性耕作、沟垄种植、抗旱新品种、保水剂等；按水进行种植结构优化；,(4)

39、,现代节水灌溉技术,喷、微灌，以及与其它农艺、工程技术的结合；,(,5),地面灌溉改进技术,沟垄灌、波涌灌、间歇灌、畦灌、膜上灌等,(6),雨水资源化高效利用技术,集雨节灌,(7),渠系输水过程节水,我国,2/3,浪费于此环节，管道输水将是主要形式；,(8),农田保水节水中小型机械与成套机具,保护性耕作机具,三、我国节水农业现状及开发战略,5,、未来我国节水农业技术体系的组成部分,(9),劣质水利用技术,污水、咸水,(,矿化度大于,3,克升的水,),、高含砂量浑水；,(10),现代节水农业管理技术,根据作物的需求规律控制、调配水源，以最大限度满足作,物对水分的需求，实现流域效益最佳的农田水分控

40、制技术。,6,、我国节水农业发展中存在的问题,(1),认识上存在误区,-,节水农业,=,节水灌溉农业；,-,农业节水,=,农业工程节水,-,水是可再生取之不尽的资源；,-,节水农业,=,农业减产,(,张掖,863),(2),忽视农艺节水的地位与作用，节水灌溉技术总体水平低；,(3),尚未形成高效推进节水农业发展的管理机制,市场、管理,(4),资金投入不足；,(5),节水农业政策不配套,种、肥、水投入,(27%,、,34%,、,79%),(6),节水农业技术的推广仍有一定盲目性；,(7),节水设备开发滞后，产业化程度低,7,、我国节水农业的发展战略,(1),从战略上实现四个转变，技术上实现,3,

41、个转变,战略上的转变：一是从单项节水高综合技术转变，将工程、农艺、管理集于,一体；二是从注重灌区节水向注重灌区与旱区双重节水；三是从降低注,重用水量向降低用水与提高效益为重转变；四是从注重节流向开源节流,并重转变。,技术上的转变：一是从过去单一的灌溉节水向雨水资源化与旱作农业技术并,重转变；二是向综合技术转变；三是从过去只注重输水向输水与灌水、,作物节水并重转变,?,三、我国节水农业现状及开发战略,三、我国节水农业现状及开发战略,(2),加强以田间节水配套工程为主的灌区改造；,(3),大力开发降水资源，发展现代旱作农业；,(4),建立节水型农作制度和技术体系；,(5),加强技术创新能力，加速科

42、技产业化；,(6),建立符合形式发展和国情的节水农业政策与制度,四、节水农业技术,?,防渗材料及要求,?,混凝土防渗衬砌,主要优点为：,防渗效果好，一般可减少渗漏损失,85-90%,；,减少糙率，提高渠道输水能力；,经久耐用，一般可使用,40-50,年。,?,塑料薄膜防渗衬砌,要求具有高度的不透水性，一定,的韧性、焊接性、抗老化腐蚀及价格便宜等特点。多,为,PVC,和,PE,棕、黑色膜，厚,0.12-0.20mm,。,四、节水农业技术,（,2,）低压管道输水,利用低能耗机泵或由地形落差所提供的自,然水头将灌溉水加低压（不超过,0.2MPa,）。,?,以管代渠，可以大大减少输水过程中的渗漏和,蒸

43、发损失，使输水效率达,95,以上；,?,比土渠、砌石渠道、混凝土板衬砌渠道分别多,节水约,30,、,15,和,7,；,?,对干井灌区，由干减少了水的输送损失，使从,井中抽取的水量大大减少，因而可减少能耗,25,以上。,?,另外，以管代渠，可以减少输水渠道占地，使,土地利用率提高,2,3,，且具有管理方便、,输水速度快、省工省时、便于机耕和养护等许多,优点。,低压管道输水,四、节水农业技术,2,.,农田节水灌溉技术,（,1,）,地面灌水技术,我国,95%,以上的灌溉农田仍采用地面灌水技术，也是我国目前,灌区应用的主导灌水技术，是今后我国需要重点发展应用的节水农,业技术。,?,沟、畦灌,：,大改小

44、（宽改窄、长改短）是重点，小畦灌的特点是水,流流程短，灌水均匀，可显著减少深层渗漏，减少灌水定额，达到,节水和增产的目的。可以进行隔沟灌（分根交替灌）。,?,间歇灌：,比连续灌水流推进快,18,20%,，灌溉效率提高,15,33%,，,节水量,15%,以上。如闸管波涌灌。,?,膜上灌,：,利用地膜输水，不仅防止了传统地面灌的深层渗漏损失，,而且大大减少了作物棵间的无效蒸发，平均节水,30,50%,，增产,10,50%,，灌水均匀度达,80%,以上,。,四、节水农业技术,（,2,）现代节水灌溉技术,现代节水灌溉技术是指喷、微灌技术，以及相应的技术设备。包括,?,喷灌,：,和,传统地面灌相比，可节

45、水,40-50%,，使用不受地形限制，同时,可节省劳动力和省地。喷灌系统由水源、机泵、管道系统和田间喷灌设,备（喷头、竖管、支架等）组成，可分为固定式、半固定式和移动式三,种。在风大和蒸发大的地区效果较差。,?,微灌,：,包括滴灌、微喷灌和渗灌等，是根据作物的需水要求，通过低压,管道系统与安装在管道上的特制灌水器，将水和作物所需的养分以较小,的流量、均匀准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中的灌,水方法，属于局部灌溉,。,四、节水农业技术,微灌的优点,?,省水：一般比地面灌水省,1/3,1/2,，比喷灌省水,20,30%,。,?,节能：低压下运行，一般工作压力为,0.7,1.5KPa,

46、。,?,灌水均匀：均匀度达,90%,以上。,?,增产：较其它增产,30%,以上。,?,适应于复杂地形：,?,适合对不良土地灌溉：如粘重土。,?,可利用咸水资源：,?,节省劳动力：管理方便，甚至实现自动控制。,四、节水农业技术,3,.,农艺节水技术,（,1,）适水种植技术：按降水时空分布特征、地下水资源、水利工程状况，,合理调整作物布局，选用作物需水与降水耦合性好、耐旱、水分利用效率高,的品种，以充分利用当地水资源。,（,2,）抗旱育种技术：利用现代育种技术培育水分利用效率高的抗旱品种。,（,3,）节水灌溉制度：利用农业节水机理，以有限水资源获取最大产出。,（,4,）耕作蓄水保墒技术：通过深耕蓄

47、水、休闲地蓄水保墒、前茬作物蓄水,保墒、中耕保墒、免耕保墒等方法蓄水保墒。,（,5,）培肥地力、水肥耦合技术：通过培肥地力，改善土壤物理性状，建设,高效土壤水库，实现以肥调水、以水促根、以根抗旱。,（,6,）化学抗旱节水技术：利用植物生长调节剂、土壤保水剂等减少植物蒸,腾、土壤蒸发的节水栽培技术。,五、国内外节水农业的发展趋势,1,、节水灌溉,节水农业的初级阶段,地中海地区农业用水约占总需水量的,80%,，农业被认为是节水潜力最大的用水,部门。二次大战后开始大规模的灌溉开发，其发展得益于战后的水力学、自动,化技术、施工方法以及水资源管理与应用技术等领域的科技发展和技术进步。,2,、节水农业,-

48、,节水灌溉及其相关技术的综合与拓展,节水农业,：,“以提高灌溉水的利用率和水分生产效率为目的，以各种工程的和非,工程的措施为手段的农业生产体系”。,节水的三个环节,：一是从水源到田间的输配水环节；二是将输送到田间的灌溉水,转换为土壤水的灌水方法和灌水技术；三是作物吸收水分后通过光合作用形成,有机物质。节水灌溉主要解决了第二个环节。,五、国内外节水农业的发展趋势,3,、,节水农业发展的基本模式,-,“,灌溉土壤,灌溉作物”,“节约每一滴水”,（,Save every drip of water,）,和“给植物灌水，而不是给土壤灌,水”,(Irrigating the plant instead

49、of irrigating the soil)-,以色列,4,、节水农业目标,-,“,高产,高效,+,持续”,?,“唯有羸利性农业系统才是最终可持续的”,（,ZE Ikerd,，,1990,）,以色列人认为,“用自己宝贵的土地和水资源进行大田生产是傻子行,为”,，将有限水资源通过高新技术与高效产业结合创造了单方水产粮,4kg,（我国平均,0.8kg),，产值,1420,元,/m,3,(,我国为,2,元,/m,3,),的可观效益。,五、国内外节水农业的发展趋势,5,、节水农业涉及面,-,“,经济,经济,+,生态,+,社会”,水资源是一个国家综合国力的基础构件，与食物安全、生态安全、社会安,定息息相关。,6,、节水农业的技术核心,-,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”综合节水技术,即高技术与大资本结合，实现短缺水资源的技术与资金替代是未来节水农,业的关键。,请各位领导专家,多提宝贵意见,