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用汗水“留住每一滴水”——中国农业大学石羊河实验站节水研究的故事

作者:秦娜  稿源:每日甘肃网-甘肃日报 2017-08-22 06:18

 

用汗水“留住每一滴水”

——中国农业大学石羊河实验站节水研究的故事

康绍忠院士(右二)向外国专家介绍膜下滴灌水肥一体化技术研究情况。石羊河实验站提供

  甘肃日报·每日甘肃网记者秦娜

  7月底,骄阳似火。

  位于武威市凉州区金河镇王景寨村的中国农业大学石羊河实验站热浪涌动。以中国工程院院士、中国农业大学教授康绍忠为带头人的科研团队正在这里举办一场“膜下滴灌水肥一体化技术”培训班。

  会议室里,挤满了从四面八方赶来的农技人员、种植户。台上院士讲得生动,台下老乡们听得仔细。

  对于这里的种植户来说,康绍忠早就是老朋友了。从上世纪90年代开始,康绍忠带领团队扎根石羊河流域,开展农业与生态节水系列研究。于他而言,武威早已是第二故乡,这里的老百姓亦是乡亲。

  时至今日,康绍忠和团队依旧在为实现“留住每一滴水”的目标而努力,依旧在用汗水书写着石羊河节水研究的故事。

  一

  一切都要从缺水说起。

  石羊河流域是甘肃三大内陆河流域之一,也是我国西北内陆干旱区人口最密集、水资源开发利用程度最高、用水矛盾最突出的地区。因此,这里的人们对缺水的敏感程度比任何地方都强烈。

  1995年,当时在西北农业大学任教的康绍忠,来到甘肃石羊河下游的青土湖一带考察。一到武威民勤,眼前的情景就给了康绍忠“当头一击”:土地龟裂、水干沙起,到处都在喊“渴”。在民勤东渠乡大号三社,因为没有水,很多人远走他乡,原来134口人的村子只剩下21口人。

  经过考察,康绍忠发现水资源配置不合理,上中游灌溉面积无序扩大和不科学的农业用水浪费了大量水资源,导致下游水资源匮乏。康绍忠深深地意识到,农业科学用水在这里太重要了。也就是从那一刻起,一个想法在康绍忠心中愈发坚定:必须要为这里做些事儿。

  此后,康绍忠带领科研团队与武威市水利科学研究所合作,结合国家自然基金重点项目和国家“863”计划项目等,陆续开展了一些节水试验、示范和推广工作,取得了一些成效。随着项目的推进,康绍忠发现,这种只在点上的节水试验示范对于整个流域来说,发挥的作用太有限了,必须从全流域的尺度来考虑问题。

  “流域里各种农作物、生态植被的需水过程是怎样的,有限的水资源应该如何配置,生态配水该占多少、农业配水又该占多少……只有把这些问题搞清楚,才能有的放矢,做到科学节水。”康绍忠说。

  思路调整之后,康绍忠带领科研团队在石羊河全流域上、中、下游布置了大量的长期野外定点试验。积累了上百亿组珍贵的基础科学试验数据,并结合流域农业种植结构调整的实际需求,揭示了流域内13种主要农作物、4种防风固沙植物的耗水规律,获得了大田粮食作物、酿酒葡萄、温室蔬菜、膜下滴灌棉花等4类作物的经济需水指标,为流域水资源合理配置、种植结构调整和科学灌溉提供了定量的依据。

  二

  节水研究远比想象的更神奇。

  在人们的传统观念里,丰水必然高产。可是,康绍忠团队通过大量试验发现,并不是作物灌水越多越好。他告诉记者,在作物生长的特殊阶段,人为地、主动地降低土壤水分、使作物经受一段干旱的过程,不仅不会降低产量,反而会促进其生长,而且还能改善作物品质。“就好比养孩子,并不是一味地好吃、好穿就能让他健康成长,要让孩子经受一些磨练,反而会促进他更好地成长,作物灌溉也是一个道理。”康绍忠打了个形象的比喻。基于此,科研团队系统研究了大田作物的调亏灌溉和非充分灌溉技术及应用模式。

  1996年,康绍忠团队提出了“控制性作物根系分区交替灌溉”的新方法,也就是从作物根系空间实施分区供水,人为交替控制或保持根系活动层的土壤在某一区域干燥,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,让其产生水分胁迫的根信号再传递至叶片,最优控制叶片气孔开张度,减少叶片奢侈的蒸腾耗水。同时,通过对不同区域根系的交替干旱锻炼,提高根系传导能力及水分和养分的利用效率,减少棵间全部湿润时的无效蒸发和总的灌溉用水量。

  后来,这一灌溉技术在民勤沙漠绿洲区年降水量110毫米的地区应用,在保证产量的情况下,可以使灌水量减少20%-30%。当时,这项技术被教育部组织鉴定认定已达到国际领先水平,并被国家发改委等5部委列为重点推广的农业节水技术。

  在积累了大量原始数据、搞清了各种作物的耗水量以及灌溉制度后,可以说康绍忠团队完成了节水研究三步走中的第一步。进入2000年以后,康绍忠团队将更多的关注点放在了流域水资源配置上。

  康绍忠告诉记者,西北内陆干旱区是我国资源型缺水区,要想更好地解决“缺水”与“农业发展”“生态健康”之间的矛盾,基于流域生态健康的水资源科学配置就是关键。康绍忠带领团队以石羊河为实验区,发展了流域水转化的定量模拟方法,提出了定量评价气候变化与人类活动对径流影响的新方法,建立了面向生态的流域水资源科学配置模型,开发了具有径流预测、灌区管理、水资源信息管理及决策等功能的流域水资源管理决策支持系统,将水资源形成转化与消耗的观测与试验数据、空间遥感数据与各种专业模型进行综合集成,不仅为水资源管理和灌区管理部门提供快速查询、辅助决策功能,也为西北旱区流域尺度水资源转化规律与节水调控模式的综合研究提供了共享数据平台。

  这一研究成果大大地推动了干旱内陆区流域尺度水资源转化理论及其农业节水调控实践的发展,促进了生态脆弱区的流域水资源高效利用。

  这一阶段,石羊河实验站研究团队也进入了收获期,由他们完成的“西北地区高效用水原理与技术研究及应用”成果、“干旱内陆河流域考虑生态的水资源配置理论与调控技术及其应用”成果分获2006年度和2013年度国家科技进步二等奖。

  2013年以来,康绍忠团队开始系统研究、应用、推广水肥一体化技术,加快科研成果的转化。康绍忠介绍,这种节水、节肥、节药、节省土地的现代农业技术,非常适用于河西走廊等干旱地区绿色农业发展,将提高规模化生产能力,有效解决劳动力稀缺等问题。

  在康绍忠看来,提高农业用水效率是一个长期的任务,也是一个永无止境的课题。只有建立起一套完整的科学体系,找到可控制的节水途径,才能实现“留住每一滴水”的目标。

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编辑:王辉文
 
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