河南日报(农村版)在2010年7月19日第2版专访我校电力学院院长高传昌博士,题目为:《为解决河南农业水资源紧缺作贡献——访< 河南半干旱区粮食作物综合节水技术研究与示范>课题主持人高传昌》。
文章报道了由华北水利水电学院主持、中国农业科学院农田灌溉研究所和洛阳市农业科学研究院协作承担的国家“十一五”科技支撑计划课题《河南半干旱区粮食作物综合节水技术研究与示范》。该课题以优质小麦、玉米等主要粮食作物为对象,以降低粮食生产用水综合成本、提高综合用水效益为目标,提出河南半干旱区主要粮食作物综合节水技术体系,建立相关技术模式与规程,建设示范平台为大面积应用农业节水提供技术支撑。课题自2008年实施以来,经过课题组的努力,对小麦玉米节水高效灌溉制度、高效节水型种植模式、小麦玉米连作适宜灌溉方式与配套实施技术、土壤墒情监测与作物水分信息采集及精量控制用水技术、农艺节水关键技术、区域作物高效用水管理体制与运行机制等专项内容进行深入研究,在理论与实践相结合的基础上总结集成出三种综合节水技术模式,并在河南半干旱区大面积推广应用,取得了显著的社会经济效益和生态环保效益。
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“我们的目的很明确,就是要通过我们的研究与示范,建设河南半干旱区粮食作物综合节水技术示范平台,促进河南粮食生产核心区建设,提高粮食综合生产能力,保障国家粮食安全和水安全,为解决河南半干旱区农业水资源紧缺问题作出应有的贡献。”7月15日,在华北水利水电学院综合实验楼6楼的一间办公室里,《河南半干旱区粮食作物综合节水技术研究与示范》课题主持人、河南省优秀科技人物、华北水利水电学院高传昌教授在接受记者采访时,这样表述他们所承担课题的核心目的。
高教授告诉记者,《河南半干旱区粮食作物综合节水技术研究与示范》是国家“十一五”科技支撑计划项目《节水农业综合技术研究与示范》课题之一,该课题以优质小麦、玉米等主要粮食作物为对象,以降低粮食生产用水综合成本、提高综合用水效益为目标,提出河南半干旱区主要粮食作物综合节水技术体系,建立相关技术模式与规程,建设示范平台为大面积应用农业节水提供技术支撑。该课题由华北水利水电学院作为主持单位,中国农业科学院农田灌溉研究所和洛阳市农业科学研究院等单位作为协作单位组织实施。从2008年实施以来,经过课题组的努力,对小麦玉米节水高效灌溉制度、高效节水型种植模式、小麦玉米连作适宜灌溉方式与配套实施技术、土壤墒情监测与作物水分信息采集及精量控制用水技术、农艺节水关键技术、区域作物高效用水管理体制与运行机制等专项内容进行深入研究。
“我们通过资源共享、优势互补,组成了一支相对稳定的研究队伍,打破了原有的研究格局,变小分队的各自为战为大兵团式作战,变分散的小课题为集成研究的大项目,变基础与应用研究相分离为统筹协作,辐射推广面积共计50万亩以上,示范作用明显,效果良好。”高教授说。
水资源短缺,农业大省绕不开的沉重话题
“今年河南省夏粮总产量达到618.14亿斤,连续第八年增产,连续七年创历史新高,这个捷报令人振奋。但是,我们也不能忽视这样一个事实,河南省粮食连年丰收是在水资源短缺条件下获得的。水资源的严重短缺以及水分利用效率不高,严重制约了粮食产量的持续增长。如何优化水资源配置、改进农业用水管理水平、提高水分利用效率,使有限的水资源发挥更大的经济和社会效益,是当前农业生产中亟待解决的重大问题,也是促进河南粮食生产核心区建设、提高粮食综合生产能力、保障国家粮食安全和水安全的重要措施之一。”谈及河南农业的发展,高教授如是说。
高教授告诉记者,河南省是北方地区严重缺水省份之一,全省多年平均水资源总量413.4亿立方米,仅占全国水资源总量的1.4%,人均水资源占用量420立方米。河南省水资源一方面供需矛盾突出,另一方面约占总用水量80%的农业用水效率很低,浪费严重,全省灌区灌溉水利用系数平均不足0.40,水分生产率平均1.0千克/立方米左右,不及发达国家的1/2。20世纪90年代以来,国家和河南省加大了节水灌溉投入力度,加快了节水农业发展步伐。节水灌溉工作在快速发展的同时,也存在着很多亟待解决的问题,如一些地方节水灌溉技术选型不合理、节水形式单一、水资源缺乏优化配置、灌溉制度不科学、灌溉水利用系数和水分生产率低、投入产出效果差、节水农业管理体制和运行组织形式落后等,制约了节水农业的进一步发展。
据高教授介绍,河南半干旱区总耕地面积130.8万公顷,总人口1630万,分别占全省的13.1%、16.5%。河南半干旱区主要分布在西北部地区,包括郑州西部、洛阳、三门峡、焦作、济源、安阳等地市,该区地形多以丘陵、浅山为主,土壤类型以褐土、黄土为主,土壤肥力低下(有机质含量在1%左右),年降水量在600毫米左右,降水分布不均,季节性干旱明显。自然降水与作物需水严重错位与缺位,且干旱程度正在加剧。河南半干旱区地表水和地下水资源缺乏,农业生产用水大部分地区必须依赖有限的自然降水,属典型的雨养农业地区。年降水量与作物生长之间的关系是一季有余两季不足,在实际生产中存在一年一熟、一年两熟和两年三熟3种种植制度。一年一熟种植作物主要是冬小麦、春甘薯,一年两熟种植模式主要为小麦—玉米及小麦—秋杂粮种植,两年三熟种植模式主要有小麦+玉米+小麦、小麦+玉米+春甘薯(春花生)、小麦+大豆等杂粮+小麦。近几年来随着生产条件改善、生产力水平的不断提高及种植效益的增加,一年两熟种植面积逐年增加,成为该地区主要种植模式。限制河南半干旱区农业持续发展的根本原因有三个:一是季节性干旱明显,降水时空分布严重不均,干旱缺水是限制农田生产力的瓶颈,自然降水的大量流失和无效蒸散造成作物产量低而不稳。二是水土流失严重,土壤瘠薄,保水保肥能力差,养分要素按分级标准多为缺或极缺。三是耕作粗放,集约化程度低,土地生产力中技术贡献率不高。
三大集成模式,为河南粮食生产助力
“那么,针对限制河南半干旱区农业持续发展的原因,课题组有没有什么好的解决办法呢?”记者问。
“当然有。目前,我们研究并示范了三种集成模式,效果都非常明显。”高教授答。随后,他掰着指头为记者详解这三大模式——
其一,旱地保护性耕作技术集成模式示范。河南部分耕地没有灌溉条件,基本处于旱作雨养状态,特别是丘陵区、山区的坡岗地,土壤贫瘠、耕层浅,保蓄水分能力弱,抵御旱灾能力不强,产量低而不稳。该模式立足于河南半干旱区粮食作物综合节水研究平台,以优质小麦、玉米、大豆为主要作物,基于间套作方式(小麦—玉米、小麦—大豆、小麦—玉米+大豆),充分利用光热以及水土资源,采用机械化少免耕覆盖技术改善土壤结构,保蓄雨水,秸秆粉碎直接还田或麦秸覆盖作物行间地表,利用高产抗旱品种、测土配方施肥技术、病虫草害综合防治技术提高作物的生产力和水分利用效率。在2008年冬天和2009年春天小麦生育期内遭受1951年以来特大干旱,播种后持续80多天无有效降雨的情况下,示范区旱地小麦亩产达852.4斤,较示范区外增产21.36%。该成果已在孟津县、偃师市、伊川县、洛宁县等豫西黄土丘陵区大面积推广应用,作物产量提高7%,雨水利用效率提高10.2%,作物水分利用效率提高16.7%。
其二,小麦、玉米精量灌溉技术集成模式示范。河南半干旱区地下水位低,灌水成本较高,目前基本没有实现节水灌溉,大部分地区以地面灌水技术为主,基本采用大水漫灌方式,水量浪费较大。该模式依托于河南半干旱区粮食作物综合节水研究平台,基于不同作物节水高效的适宜灌溉控制指标,通过土壤墒情监测、实时灌溉预报确定灌水时间及灌水量,采用非充分灌溉模式以及改进地面畦灌技术减少灌水定额,采用节水高产品种、秸秆还田技术、水肥耦合技术等提高作物品种的生物节水潜力以及水分和肥料的利用效率。该成果在示范内冬小麦生育期灌2水,灌水定额40~50立方米/亩的情况下,亩产达到1083.8斤,较示范区外减少灌水1~2次,增产18.77%。夏玉米生育期灌1水,40~50立方米/亩,在产量、品质没有降低的前提下,较传统灌溉节水32.3%,灌水次数减少2次,农业用水综合成本减少11.7%,水分生产效率提高20.4%,节水节能效果显著。该成果已在人民胜利渠灌区等引黄灌区和偃师市、温县、沁阳市等豫北、豫西伊洛河灌区及豫中井灌区推广应用,作物产量提高5.1%,作物水分利用效率提高11.3%,农业用水综合成本下降6.8%。
其三,小麦、玉米垄作一体化节水高效技术集成模式。河南是一个农业大省,对水资源的需求很大,由于水资源紧缺,干旱灾害发生频繁,缺水对农业生产的威胁越来越重。依靠河南半干旱区粮食作物综合节水研究平台,该模式在小麦—玉米一年两熟连作条件下,采用垄作方式加深耕作层,充分利用作物的边行优势提高光热以及作物的生产效率,应用沟灌技术减少灌水定额,利用垄作方式提高降雨利用率,同时配套节水高产品种、秸秆还田技术和水肥耦合技术,在作物产量维持不变的条件下,最大限度地提高灌溉水的利用效率和作物水分利用效率。在垄作栽培的基础上配套沟灌或隔沟灌能大大减少灌水定额,与畦灌相比,其灌水定额可减少30%~50%,产量提高10%~15%。该成果宜在水资源比较紧缺的井灌区应用。目前,已经在豫西、豫北等黄土丘陵井灌区和卫辉市、浚县等豫北灌区推广应用,节水效益明显,有效地缓解了半干旱区农业水资源紧缺的问题。
“这三种模式,都是我们课题组的同志在理论与实践相结合的基础上总结集成出来的。我们的目的,除了要在河南建设半干旱区粮食作物综合节水技术示范平台,还要全面打造河南省节水农业科学研究高水平创新人才队伍,增强科学研究综合创新力,为河南省节水农业科学技术的快速持续发展奠定基础。”结束采访时,高传昌如是说。
相关链接:多年来,《河南半干旱区粮食作物综合节水技术研究与示范》课题组坚持理论研究与工程实践相结合,及时将科研成果进行示范应用,取得了大量成果。依托河南半干旱区粮食作物综合节水研究平台,课题获得大禹水利科学技术奖二等奖1项,取得国家专利4项,取得计算机软件著作权1项;发表相关学术论文30余篇;培养中青年骨干20余人,取得博士学位者3人、硕士学位者25人;举办技术培训班5期,参与培训农民2000余人次,为技术的大面积推广应用奠定了基础。综合节水技术在河南半干旱区大面积推广应用,取得了显著的社会经济效益和生态环保效益:减少了秸秆焚烧所引发的环境污染,提高了耕层土壤有机质含量,培肥了地力,充分利用了降水,大幅度提高了水分利用效率,累计建立示范区5万亩,推广应用50万亩,净增经济效益2亿多元。

原文网址为http://newpaper.dahe.cn/hnrbncb/html/2010-07/19/content_350429.htm
2010年7月12日河南科技报(经济周刊)也进行了相应报道。