旱作節(jié)水工程技術研究中心可行性研究報告(已修改)

　

【正文】 旱作節(jié)水工程技術研究中心可行性研究報告一、建設本工程技術研究中心的目的和意義1．本技術領域在行業(yè)發(fā)展中的地位和作用我國是一個農(nóng)業(yè)大國，糧食生產(chǎn)已成為一個保障國家安全的戰(zhàn)略問題。隨著人口的增加與經(jīng)濟的發(fā)展，耕地減少與糧食需求增加之間的矛盾日益突出，實現(xiàn)糧食生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的主要途徑是通過科技創(chuàng)新，提高科技對糧食增產(chǎn)的貢獻份額。同時我國又是世界13個貧水國家之一，干旱缺水面積約500萬平方公里，涉及20多個省市自治區(qū)，干旱缺水面積占全國64%，人口占全國45%。人均水資源占有量2220立方米，工農(nóng)業(yè)用水缺口將近1000億立方米。旱作農(nóng)業(yè)的糧食生產(chǎn)能力不僅關系到農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，而且關系到全面建設小康社會的整體推進，是我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要研究內(nèi)容。因此旱區(qū)糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展對于促進我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保證國家糧食安全都有著舉足輕重的意義。在我國當前的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式中，有許多模式是依賴于資源的過度消耗來提高生產(chǎn)能力的，嚴重制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。我國是世界上水土流失最嚴重的國家之一，占國土面積的1/3。據(jù)全國第2次土壤普查資料，%。主要分布于廣大丘陵山區(qū)的坡耕地上，%，水土流失面積與坡耕地面積相吻合。這些地區(qū)地形、地貌、氣候、土壤、作物種類繁多，自然災害頻繁，土壤風蝕、水蝕嚴重，耕作粗放，土壤結構變差，土壤肥力下降。據(jù)有關資料統(tǒng)計，坡耕地每年每平方公里因水土流失而損失的氮、磷、鉀、。土壤養(yǎng)分入不敷出，地力貧瘠越來越明顯。隨著我國人口逐年增加，耕地逐年減少，加入WTO對農(nóng)業(yè)的沖擊以及人們勞動價值觀念的轉(zhuǎn)變和社會環(huán)境的要求，傳統(tǒng)的耕作技術亟待改革。水資源短缺問題日益突出，并引發(fā)了嚴重的生態(tài)環(huán)境和社會問題，旱作節(jié)水技術研究與開發(fā)亟待加強。目前農(nóng)業(yè)用水占全國用水的比例為72%，加速發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)不僅是保障糧食安全和提高人民生活水平的根本戰(zhàn)略，也是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的革命性措施。目前我國灌溉水的利用率只有45%左右，也就是說每年經(jīng)過水利工程引、蓄的5000多億立方米水，有55%左右是在輸水、配水和田間灌水過程中被白白浪費掉，而先進國家的灌溉水利用率可達80%90%，因此我國的農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力很大。2．建設本工程技術研究中心的必要性河南省是我國農(nóng)業(yè)的重要發(fā)源地，也是糧食生產(chǎn)大省，小麥播種面積全國第一，小麥總產(chǎn)量約占全國小麥總產(chǎn)量的17%，%，一般年份因受旱而減產(chǎn)的面積多達5000萬畝，重旱年份造成的糧食減產(chǎn)達數(shù)百萬噸。河南省糧食產(chǎn)量高低不僅關系到全省社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，而且也關系到全國的糧食供需平衡和安全。河南省旱作區(qū)涉及12個地（市），48個縣（區(qū)），670個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，%，%，%，因此說河南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的難點在旱作區(qū)，潛力在旱作區(qū)，希望也在旱作區(qū)。據(jù)有關資料統(tǒng)計，≥80%保證的年降水在450520mm，表現(xiàn)為一季有余，兩季不足，干旱發(fā)生頻率較高，平均在40%以上，特大旱災（降水減少70%以上）58年一遇。從1470～1978的500年間，旱年和偏旱年每百年中有46～49年，澇年有11～14年，正常年有37～43年。旱年中有63%的干旱發(fā)生在春季及初夏，有35%發(fā)生在伏、秋季節(jié)。對玉米危害極大的“卡脖旱”是3年一遇。從50年代以來統(tǒng)計，,易發(fā)生“卡脖旱”，顯然出現(xiàn)這種干旱時，玉米難有收成。旱作農(nóng)田在一般情況下難以實現(xiàn)一年兩熟，不能充分發(fā)揮光熱資源。但試驗研究表明，通過搞好蓄水保墑，協(xié)調(diào)水分供應狀況，可以實現(xiàn)一年兩熟且獲得高產(chǎn)，實現(xiàn)水分的高效利用，促進旱區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增收與持續(xù)發(fā)展。3．建設本工程技術研究中心的可行性國家已編制出臺的旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中明確提出，要建立節(jié)水型社會，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向。建設以提高降水利用率為目標，以提高水肥利用效率為核心，以省工高效保護性耕作技術為依托，以新型保水材料及控制施肥為手段，從旱作資源的合理配置到結構優(yōu)化的高效節(jié)水種植模式、從作物的抗旱生理與機理到抗旱節(jié)水技術，開展旱作節(jié)水系統(tǒng)研究，整體構建旱作區(qū)可持續(xù)發(fā)展的綜合技術支撐體系，對于旱作農(nóng)業(yè)由數(shù)量型向效益型轉(zhuǎn)變，由資源消耗型向資源協(xié)調(diào)型轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)旱作區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展是十分迫切和非常必要的。洛陽市位于黃土高原東南緣，是黃土高原向黃淮海平原過渡的中心地帶，也是我國亞熱帶氣候季風氣候。耕地4897平方公里，其中旱地面積3690平方公里，%，水土流失面積10444平方公里，%。山高坡陡，溝壑縱橫，十年九旱，災害頻繁，作物殘茬利用率不足30%，還田率不足10%。就洛陽市而言每年因水土流失造成的養(yǎng)分損失相當于5座年產(chǎn)10萬噸化肥廠生產(chǎn)量。因此，以洛陽市為基礎和依托研究形成的技術成果，不僅對于河南省，而且對于華北乃至整個中國北方旱區(qū)都具有重要的參考價值和現(xiàn)實意義。4．本工程技術研究中心對行業(yè)進步的帶動作用國家在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃綱要中強調(diào)落實節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策，建設低投入、高產(chǎn)出，低消耗、少排放，能循環(huán)、可持續(xù)的國民經(jīng)濟體系和資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。明確提出“發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水，推進雨水集蓄，建設節(jié)水灌溉飼草基地，提高水的利用效率，基本實現(xiàn)灌溉用水總量零增長”，對于水資源利用要“從注重水資源開發(fā)利用向水資源節(jié)約、保護和優(yōu)化配置轉(zhuǎn)變”。《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006━2020年）》有2個專題涉及旱作節(jié)水，強調(diào)“水資源優(yōu)化配置與綜合開發(fā)利用”, “開發(fā)灌溉節(jié)水、旱作節(jié)水與生物節(jié)水綜合配套技術”。 國家在中長期規(guī)劃中旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)占有十分突出的位置，河南省也制定了專門的旱作節(jié)水發(fā)展規(guī)劃，但是目前還沒有旱作節(jié)水工程技術研究中心，因此依托中國農(nóng)科院洛陽旱農(nóng)試驗基地和洛陽市農(nóng)業(yè)科學研究院組建成立河南省旱作節(jié)水工程技術研究中心，對于推動河南省乃至整個中國北方旱區(qū)農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，建設資源高效、持續(xù)利用的現(xiàn)代化旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。擬建的河南省旱作節(jié)水工程技術研究中心位于河南省洛陽市農(nóng)業(yè)科學研究院南院，地處北緯34176。38185。，東經(jīng)113176。29185。，交通便利，距洛陽市區(qū)4Km，洛陽新區(qū)2Km。地形處于黃土高原向華北平過渡地帶，氣候上處于暖溫帶向北亞熱帶過渡類型，為溫帶半濕潤易旱氣候。年均降雨量在600mm左右，60%降雨集中在79月，，℃，≧10℃活動積溫達4000℃，無霜期200219天。農(nóng)業(yè)生態(tài)類型上劃分為旱作農(nóng)業(yè)區(qū)中的半濕潤偏旱類型區(qū)，在研究區(qū)域上可以代表該類型區(qū)中的豫西豫北半濕潤偏旱區(qū)、汾渭平原半濕潤偏旱區(qū)及華北濱海低平原半濕潤偏旱區(qū)。地型多為低山丘陵；土壤類型以褐土、黃土為主，土壤肥力低下（有機質(zhì)含量在1%左右），氣候特點是光熱資源充足，降水分布不均，季節(jié)性干旱明顯。主要種植作物有冬小麥、夏玉米、春甘薯、秋雜糧等，糧食產(chǎn)量年際之間變幅較大，種植制度有一年一熟、二年三熟及一年兩熟，是我國重要的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。，%。二、國內(nèi)外發(fā)展趨勢及國內(nèi)、省內(nèi)需求狀況1．國內(nèi)外技術發(fā)展水平與差距干旱缺水是一個世界性問題，全球干旱和半干旱地區(qū)耕地面積占43%，世界上約有80個國家，40%的人口面臨缺水問題。提高農(nóng)田水分利用率和作物水分利用效率方面，國外已提出了許多行之有效的技術和方法，就旱作節(jié)水種植制度而言，發(fā)達國家旱農(nóng)耕作技術研究的突出特點表現(xiàn)在節(jié)水種植制度與模式的特色化和效益化。種植制度模式是環(huán)境資源、經(jīng)濟發(fā)展和技術水平有機結合的產(chǎn)物，隨著社會的發(fā)展和技術的進步，最大限度地提高自然資源的利用效益已成為國外旱作農(nóng)業(yè)研究的主要方向。節(jié)水種植模式表現(xiàn)出由“單一種植模式”向“多元化種植模式”轉(zhuǎn)變，由“工程措施主導型”向“工程措施、非工程措施并重型”轉(zhuǎn)變，由“資源透支型”向“資源匹配型”轉(zhuǎn)變。與國外發(fā)達國家相比，種植制度的主要區(qū)別在于國外主要是一年一熟制，而我國主要是一年兩熟制。因此在節(jié)水栽培技術研究方面，我國有自己的特點。我國對旱作節(jié)水技術研究非常重視，從上世紀70年代就開始設立專題研究，形成了許多行之有效的節(jié)水技術，概括起來有以下幾個方面：一是土壤積水效應技術，如溝壟耕作技術、水平溝播種技術等；二是覆蓋節(jié)水技術，如秸桿覆蓋、地膜覆蓋、土壤覆蓋等；三是雨水富集技術，如水窖集水、坡改梯、荒坡集水面集水等；四是設施節(jié)水，如滴灌、微噴灌、滲灌等；五是生物節(jié)水，如選用耐旱品種等。但是，在節(jié)水技術研究方面也存在許多問題，整體研究情況可用“四多四少”來概括：一是單項技術研究的多，如秸桿覆蓋技術、地膜覆蓋技術、抗旱播種技術、微集水灌溉技術等，而技術集成的少；二是單一作物研究的多，而小麥玉米一體化旱作增產(chǎn)技術研究的少；三是以可灌溉地區(qū)為研究和服務對象的多，而以雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)為研究和服務對象的少；四是以傳統(tǒng)農(nóng)藝措施實現(xiàn)高產(chǎn)栽培的旱作技術多，而以農(nóng)藝與農(nóng)機相結合實現(xiàn)節(jié)本增效的旱作技術少。2．國內(nèi)需求狀況，（沈振榮等，1995）,。在可用水資源總量難以改變的情況下，未來相當長的時期內(nèi)，中國的缺水問題要通過節(jié)水來解決。在有效水的利用結構中農(nóng)業(yè)是用水大戶，我國的農(nóng)業(yè)用水主要消耗于灌溉，灌溉用水量約占全國總用水量的80%以上。發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，是緩解我國水資源緊缺狀況，促進水資源持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的一項根本性措施，是解決21世紀我國人口高峰期16億人的食物安全、生態(tài)環(huán)境改善等一系列重大問題的關鍵。發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的關鍵點在于大幅度提高水的利用率和水的生產(chǎn)效率。因此，從整體上提高農(nóng)業(yè)用水效率是緩解我國21世紀水危機的根本性措施。3．省內(nèi)需求狀況河南省還沒有設立旱作節(jié)水工程技術研究中心，以旱作節(jié)水技術為重點研究內(nèi)容的研究機構更是稀少，因此，在旱作節(jié)水技術的研究與推廣方面，落后于相鄰的山西、陜西等省份。洛陽農(nóng)科院從上世紀50年代開始確定了“以旱作農(nóng)業(yè)研究為中心，以旱地作物新品種選育為重點”的指導方針，是全省第一個以旱作節(jié)水技術為中心研究內(nèi)容的農(nóng)業(yè)科研機構，多年來一直以旱作節(jié)水高效技術、節(jié)水栽培與耕作管理、旱作種植制度研究為重點，取得了一系列的科研成果，也培養(yǎng)和鍛煉了一批旱作節(jié)水技術人才，近年來河南省農(nóng)科院資源與環(huán)境研究所和河南農(nóng)業(yè)大學也開始從事相關的旱作節(jié)水研究，主要集中在節(jié)水灌溉方面，還談不上深入系統(tǒng)的研究。4．本技術領域的成果及分布狀況“七五”期間，國家旱農(nóng)攻關專題對我國北方半濕潤偏旱地區(qū)旱地農(nóng)田土壤耕作技術體系進行了探索，在晉東南地區(qū)提出麥田破除犁底層的深耕（松）法和秸稈覆蓋的耕作措施，取得了很好的保墑增產(chǎn)效果；“八五”以來，在晉中豫西旱農(nóng)類型區(qū)開展了保護性耕作體系及其配套機具的研究，總結提出適于同類型區(qū)的以少（免）耕為主的麥田和玉米地保護耕作技術體系，以及農(nóng)藝與農(nóng)機相結合的一些經(jīng)驗。如對于一年一作秋播作物（冬小麥）地采用伏前深松結合麥秸覆蓋或免耕覆蓋處理的和對于一年一作春播作物（春玉米）地采用少（免）耕秸稈覆蓋或秋翻壓秸稈結合秋施肥處理的一般較傳統(tǒng)耕翻的產(chǎn)量提高，少（免）耕至少保持作物平產(chǎn)，因而減少了能耗和降低了成本，同時減少了水土流失和提高了水分利用效率。“九五”和“十五”期間，在豫西開展了水肥高效調(diào)控及土壤水分適度開發(fā)研究，以旱作農(nóng)田水分調(diào)控與開發(fā)研究為重點，進行了抗（耐）旱作物品種的選用研究、旱地小麥配方施肥技術研究、曬旱地蓄水保墑耕作技術研究、春甘薯地膜覆蓋栽培技術研究和夏玉米節(jié)水、調(diào)水栽培技術研究。明確了小麥、玉米、甘薯、谷子等旱地作物的蓄水和耗水規(guī)律，并總結出了一次深耕早施肥、春甘薯調(diào)水管理、“123”保護性耕作技術模式等一系列行之有效的旱作節(jié)水耕作和栽培技術，促進了當?shù)睾底鬓r(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。“十一五”期間，國家設立主要糧食作物綜合節(jié)水技術研究與示范，針對河南省半干旱區(qū)的生態(tài)特點，以小麥、玉米為主，進行綜合節(jié)水技術研究與示范，在洛陽市孟津縣進行了核心示范區(qū)與示范區(qū)建設，已取得階段性成果，為工程中心的新技術展示與示范提供了良