干旱区膜下滴灌棉田水盐综合调控技术

2018-07-06

  一、项目名称:干旱区膜下滴灌棉田水盐综合调控技术

  二、获奖年份、奖项名称及等级:2016年度大禹奖一等奖

  三、主要完成单位:清华大学、新疆农业大学、新疆水利水电科学研究院、新疆坎儿井灌溉技术有限责任公司、西安理工大学、中国地质大学(武汉)、西北农林科技大学、新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局

  四、主要完成人员:田富强、王全九、胡宏昌、杨鹏年、张胜江、范世峰、汪丙国、周金龙、张江辉、姚新华、牛文全、靳孟贵、王春霞、范兴科、丛振涛

  五、成果介绍:

  新疆是我国棉花的主产区,棉花种植面积约2500万亩,产量占全国的60%左右,且多为优质长绒棉。由于气候干旱,新疆棉花生产高度依赖灌溉,而膜下滴灌具有节水、增产、省工等优点,在干旱区得到了大面积推广应用,但存在次生盐碱化和建设与运行成本高的问题。为此,本项目建立了膜下滴灌棉田的水盐调控实验基地和设备开发中试生产基地,创建了棉田膜下滴灌的水盐综合调控技术体系,解决了干旱区长期滴灌土壤次生盐碱化的世界难题,对促进干旱区水资源高效利用和保障我国优质棉生产具有重要意义。本项目为应用基础研究,属于农业水利专业,主体依托于国家科技支撑项目“干旱区绿洲农业节水技术研究与示范”(2007BAD38B00)的4个课题(第一、七、八、九)完成,取得了如下成果: (1)创建了考虑积水动边界的土壤水盐运移数值模型软件,具有良好的数值稳定性和计算效率,为膜下滴灌水盐运移规律和调控研究提供了高效的模拟工具,在国内外多个科研机构的研究工作中得到了推广应用。 (2)首次提出了基于作物水盐综合胁迫指数确定不同灌溉水质条件下干旱区棉花膜下滴灌优化灌溉制度的方法,揭示了膜下滴灌最佳灌水间隔随灌溉定额、土质和滴头流量等变化的规律,为干旱区膜下滴灌水盐调控建立了优化的灌溉制度,相关论文被发表于Nature子刊等本领域重要刊物的论文引用23次,产生了较大的国际影响。 (3)创制了首部移动式大流量滴灌一体机、高效率泥沙过滤装置和低压小流量滴灌带等系列新产品,滴灌系统造价降低20~30%,能耗降低20~35%,节约田间灌溉管理劳动力投入50%,为水盐调控提供了低成本的滴灌系统成套设备。 (4)构建了集成棉花出苗期控盐、生育期优化灌溉、化学改良、适时冬灌的膜下滴灌棉田水盐综合调控技术体系,可适应低成本滴灌系统的不同滴头流量、不同盐渍化程度和不同土质确定合适的棉花种植和滴灌系统布置方案、优化灌溉制度和适宜的化学改良措施等。采用上述技术方案开展水盐调控实现了棉花增产15~30%、田间水分利用效率提高15~25%、以及土壤盐分不累积的目标。 基于上述成果发表了130余篇学术论文,获批5项发明专利、10项实用新型专利和4项软件著作权,编制了2部新疆自治区地方标准《盐渍化区域棉花膜下滴灌水盐调控技术规程》(DB65/T3269-2011)、《干旱区膜下微咸水滴灌棉田水盐调控技术规程》(DB65/T3396-2012)以及1部水利部行业标准《微灌用中小型移动式首部机组》(SL480-2010),在新疆多地推广应用40余万亩,累积产生经济效益愈10亿元。在教育部主持的成果鉴定中,专家们一致认为该成果总体上达到了国际领先水平。 作为节水增产的主要农业技术措施之一,膜下滴灌技术在我国西北和东北地区有大规模应用,并在中亚多国有强劲需求,本成果可相应进行推广和技术输出,具有广阔的应用前景和市场潜力,并可为基于其他微灌方式的水盐调控技术研发提供重要参考。