西部牧区高效节水灌溉技术与集成应用

2017-05-24王栋张学双

中国环境管理 2017年1期

关键词：牧区节水草地

王栋，张学双

（大禹节水集团股份有限公司，甘肃酒泉 735000）

“国家重点研发计划”

西部牧区高效节水灌溉技术与集成应用

王栋*，张学双

（大禹节水集团股份有限公司，甘肃酒泉 735000）

由大禹节水集团股份有限公司牵头，联合甘肃省水利科学研究院、兰州大学、青海省农林科学院、内蒙古自治区农牧业科学院、甘肃农业大学、青海大学等12家单位申报的“西部牧区高效节水灌溉技术与集成应用”项目获批列入2016年度国家重点研发计划“水资源高效开发利用”重点专项。项目投入总经费5600万元，其中：中央财政经费3000万元，执行年限为2016年7月至2020年12月。

西部牧区包括西藏、青海、甘肃、新疆、内蒙古、宁夏、四川和云南等区域，是我国重要草原畜牧业基地和生态屏障。牧区的发展关系着我国边疆稳定和民族和谐。近年来，随着气候变化、水资源短缺以及不合理管理和使用，导致西部牧区草原严重退化、沙化面积逐渐扩大，严重制约牧区经济发展，给我国生态文明建设带来了严重考验。同时，由于西部牧区大多常年干旱少雨，地表、地下水资源储量不足，水资源短缺成为西部牧区经济发展和生态建设最主要的障碍性因子，亟待研究西部牧区草原牧草（群落）的耗水规律，构建西部牧区草原节水优质高效综合灌溉技术体系。开展本项目，研究草原退化原因及草原生态生产恢复和调控技术，实现牧区草原良性循环，促进经济稳定发展是当前西部牧区面临的紧迫任务和重大科研课题，可为我国西部牧区草原生态保护与草地畜牧业生产协调发展提供系统解决方案及有效途径模式，加大和提升科技对牧区及畜牧业经济和社会发展的贡献率，对促进我国牧区草原生态环境保护恢复、草地畜牧业生产方式转变、加快农牧民脱贫致富达小康的进程、支撑牧区经济社会可持续发展、保障草原生态环境良性循环、建设社会主义新牧区提供强有力的科学技术支撑。

项目针对西部牧区草原植被退化、生态环境恶化，水资源与能源短缺且管理使用方式落后现状及对高效节水灌溉的科技需求，开展水资源优化配置和牧草耗水规律与节水优质高效灌溉制度、绿色高效节水灌溉装备及典型牧区应用技术模式、草地节水生态环境效应监测评价等研究，研制专用型高效灌溉技术与装备，构建西部牧区草原节水优质高效综合灌溉技术体系，支撑西部牧区退化草原植被恢复和生态建设，保障我国西部牧区社会经济发展。

本项目围绕西部高寒荒漠草原区、干旱风沙草原区、内陆干旱草原区等主要类型天然草原和人工草地恢复重建过程中的水资源高效利用问题，聚焦西部牧区高效节水灌溉技术与集成应用研发问题，拟解决西部典型牧区水-草-畜动态平衡机制及水资源优化配置理论、西部典型牧区不同类型草地生物量形成与品质对水分的响应与节水优质高效机理、西部不同类型典型牧区节水的生态环境响应机制等科学问题，解决西部主要不同牧区牧草的耗水规律及调控技术与装备，不同类型草地的节水优质高效灌溉制度与高效用水模式等关键技术，开发适应西部牧区地形、地貌、水资源特点的专用型高效灌溉技术与装备，并建立西部牧区水资源高效利用示范基地25000 亩。

针对以上背景及总体目标，该项目的主要研究内容包括以下几个方面：

（1）西部牧区水-草-畜平衡与水资源优化配置技术研究

根据西部典型牧区（高寒荒漠草原区、干旱风沙草原区、内陆干旱草原区）不同自然地貌、气候和水资源特点，针对水-草-畜现状和时空分异特征，研究水-草-畜动态平衡的水资源优化配置，揭示水分与牧草（群落）间的互馈机制，提出牧草（群落）的生长冗余理论和复水补偿效应，确定典型牧区草地灌溉制度，提出西部牧区水-草-畜平衡的生态生产耦合水分干预理论与方法。

（2）西部牧区主要牧草及植被群落节水优质高效灌溉制度及综合调控技术研究

针对西部典型牧区主要水源、地形地貌条件，研究管灌、沟灌、滴灌、渗灌和喷灌等不同灌溉方式下不同类型草地的耗水规律，主要牧草及植被群落生物量形成和品质对水分的响应规律，建立不同灌溉方式下不同类型草地的节水优质高效灌溉制度；针对西部典型牧区水资源现状和气候特点，集成生态修复技术、农艺节水技术、生理节水技术、水肥耦合技术、智能管理技术，分析水分和营养物质在土壤-植被-大气系统(SPAC)的传输、分配和积累过程，研究SPAC 系统对集成技术的响应，提出适宜西部牧区生态生产耦合效应的高效用水调控技术。

（3）西部牧区绿色高效节水灌溉装备研制与应用

针对西部典型牧区地形地貌差异大，水、风、光能等资源多样化的特点，研制水势能自压灌溉、风能及太阳能取水的绿色节能灌溉装备，研发灌溉、管理、决策系统智能控制设备。重点研发适宜于西部牧区天然草原滴灌、喷灌自动控制装备，及适宜人工草地滴灌、喷灌水肥一体化自动控制成套装备。

（4）西部牧区高效节水灌溉系统技术集成示范与生态环境效应评价

集成西部典型牧区节水优质高效灌溉制度、高效用水模式、用水调控技术和绿色灌溉装备，形成西部牧区高效节水灌溉系统技术，建立草地生态环境监测和评估体系，提出草地生态系统的生态补偿机制和方案，建立西部牧区水资源高效利用和生态系统动态监测数据库，建成互联网共享平台，并在西部典型牧区建立示范区。

项目以高寒荒漠草原区、干旱风沙草原区、内陆干旱草原区为典型区域，从天然草原和人工草地两个层面，研究主要牧草（群落）耗水规律与灌溉制度，草地高效节水灌溉模式，草地高效用水调控技术，研发绿色高效节水灌溉装备，高效节水灌溉系统技术集成与示范，形成西部牧区高效节水灌溉系统技术，建立草地生态环境监测和评估体系，建立草地生态系统的生态补偿机制。项目设任务层、研究层、目标层，通过七个任务课题的研究，提高牧区水资源利用效率，支撑牧区社会经济和生态环境的可持续发展。项目总技术路线图，见下图：

项目组由长期在西部牧区从事水资源高效利用技术研究的单位和企业构成，由我国最大的节水灌溉企业大禹节水集团股份有限公司牵头实施，我国草业研究优势单位兰州大学、甘肃农业大学，西部牧区草业和水资源利用技术优势单位北京林业大学、西安理工大学、青海大学、甘肃省水利科学研究院、宁夏回族自治区水利科学研究院、内蒙古自治区农牧业科学院、青海省农林科学院、宁夏回族自治区农林科学研究院、西北水利水电建筑勘察设计院组成产学研紧密结合的科研团队，科研实力雄厚，组织管理能力强。

开展本项目，可为我国西部牧区草原生态保护与草地畜牧业生产协调发展提供系统解决方案及有效途径模式，加大和提升科技对牧区及畜牧业经济和社会发展的贡献率，对促进我国牧区草原生态环境保护恢复、草地畜牧业生产方式转变、加快农牧民脱贫致富达小康的进程、支撑牧区经济社会可持续发展、保障草原生态环境良性循环、建设社会主义新牧区提供强有力的科学技术支撑。将自主研发形成包括牧草种质及水资源优化配置、绿色能源合理利用、草原生态恢复修复及水肥调控灌溉综合技术和智能装备系统在内的重大科研成果30多项，构建西部牧区高效节水灌溉技术体系，并建成牧区高效节水灌溉设备10～12套及年装配10万亩高效节水灌溉（草原）草地的产能规模，建立高效节水灌溉典型示范区2.5万亩、辐射带动区10万亩，惠及数万牧民群众，使千万亩天然草原得到休养生息，形成10亿立方米的水资源当量效益，经济、生态、社会综合效益显著，推广应用前景十分广阔。对丰富和完善我国节水灌溉技术产业和草原生态系统建设科学理论，建设我国天然绿色生态屏障、构建和谐社会、保障国家生态安全、维护边疆民族稳定具有重大长远意义。