西北典型农区高效节水灌溉技术与集成应用

2019-02-12

  【项目类别】国家重点研发计划“水资源高效开发利用”专项

  【项目编号】2016YFC0400200

  【起止年限】2016.03~2020.12

  【项目负责人】蔡焕杰

  【牵头单位】西北农林科技大学

  【参与单位】西北农林科技大学、中国农业大学、武汉大学、江苏大学、中国农业科学院农田灌溉研究所、内蒙古农业大学、宁夏回族自治区水利科学研究院、西安交通大学、西安交通大学、新疆水利水电科学研究院、甘肃省农业科学院、河海大学、华北水利水电大学、华北水利水电大学、鲁东大学、四川大学、塔里木大学、河套学院、长江水利委员会长江科学院、内蒙古河套灌区管理总局。

  ● 研究背景

  项目针对西北典型农区干旱缺水与生态环境脆弱并存,农业用水浪费严重,主要粮油作物和经济作物水分利用效率较低的实际,以提高作物水分利用效率和降低农业用水总量为目标,按照应用基础研究、关键技术与产品研发、区域技术集成与示范应用科技创新链条,重点研究作物高效用水机理与调控,研发绿色高效节水灌溉装备和灌溉输配水系统与田间工程关键技术,在陕西、甘肃、宁夏、新疆、内蒙等省(区)建立具有明显区域特色的节水灌溉技术试验示范区,进行技术集成与示范应用,建立不同区域典型作物节水灌溉制度,提出不同区域节水灌溉系统技术解决方案与标准体系,形成相应高效节水灌溉技术模式,推动西北地区全面实施规模化高效节水灌溉行动,提升节水灌溉领域自主创新能力。。

  ● 拟解决的关键问题

  (1)阐明作物水分胁迫复水后的生长、光合和代谢补偿类型、逆境适应强度与产量形成过程的生理转换机制。 通过对不同水分处理的主要作物组织器官生理生化分析,鉴定作物相关基因、蛋白的表达和功能表现。

  (2)揭示作物吸收利用水分来源,探明水分转化利用过程,阐明作物水分-产量-品质协同的调控机制,完善作物节水-优质-高效水分调控理论。

  (3)提出节水灌溉施肥过程中物理、化学和生物耦合堵塞机理与抗堵塞办法,阐明基于不同类型灌水器内粒间絮凝及颗粒物-壁面碰撞的堵塞机理。

  ● 研究内容

  (1)作物高效用水机理与调控研究;

  (2)绿色高效节水灌溉装备研制与开发;

  (3)灌溉输配水系统与田间工程关键技术;

  (4)典型农区节水灌溉技术集成创新与应用。

  ● 研究进展

  (一)作物高效用水机理与调控研究

  通过室内外试验、数值模拟、生物信息学等技术手段,开展作物节水增产生物学机制、干旱-复水条件下冬小麦生理响应机制、农田水热碳传输过程等研究,初步明确冬小麦干旱-复水条件下的生理调节过程、农田水热碳传输特征以及区域种植业用水对气候变化的响应过程。

  (二)绿色高效节水灌溉装备研制与开发;

  通过建立了滴头水力性能实验平台,开展膜片变形状态可视化实验,开展流固耦合模拟与结构优化,研究高弹性PE同型材料,制定新型压力补偿式滴头生产工艺,建立了一体化补偿式滴头结构设计与灌水器一体化快速成形方法,初步设计出一体化压力补偿式滴头、新型低压微孔流道滴灌带、孔口式压力补偿灌水器、滴片式压力补偿灌水器。

  (三)灌溉输配水系统与田间工程关键技术;

  收集了大量渠道防渗防冻胀技术方面的有关资料,选择北方典型灌区开展了渠道防渗防冻胀调研,并与相关技术人员进行了座谈交流,制定了具体的实施方案,提出并推导了抛物线形复合渠道水力最佳断面的计算公式,开展了梯形渠道冻胀数值模拟与边坡系数优化研究。

  (四)典型农区节水灌溉技术集成创新与应用。

  以区域主要粮油作物和特色经济作物为研究对象, 针对陕北黄土高原特色经济林、内蒙河套灌区粮经作物、宁夏扬水灌区经济作物、甘肃内陆河区制种玉米和温室作物、南疆绿洲主要作物分别开展节水灌溉技术集成创新与应用,重点开展区域水土资源优化配置、典型节水高效灌溉制度、适宜的节水灌溉技术及其配套技术研究,建立了试验示范区。