科技兴水润旱塬——甘肃农业大学节水灌溉创新团队近二十年攻关,推动西北干旱灌区农业用水效率实现历史性跨越

问题——水紧成为农业高质量发展的“硬约束” 甘肃是我国典型干旱缺水省份之一,水资源时空分布不均、可利用量有限,农业生产对灌溉依赖度高。

“水制约发展”的矛盾在灌区尤为突出:一方面,传统灌溉方式在不少地区仍以经验判断为主,存在灌溉制度粗放、用水效率偏低等问题;另一方面,化肥投入与灌溉方式不匹配,带来利用率不高和面源污染风险,影响农业可持续发展。

在水资源刚性约束下,如何把有限水量用在“刀刃上”,成为旱区农业绕不开的现实课题。

原因——经验灌溉难适配现代农业,管理与技术“两头欠账” 业内人士指出,旱区农业节水的难点既在自然条件,也在管理与技术体系。

其一,作物需水受生育期、土壤墒情、气象条件等多因素影响,单凭经验容易造成“该浇不浇、该停不停”,进而出现浪费或减产风险。

其二,灌溉、施肥往往分割管理,水与肥不同步,既增加投入成本,也降低利用效率。

其三,灌区从水源调度到田间供水链条长,缺少实时监测与联动控制手段,难以实现精准配置与风险预警。

多重因素叠加,使得“节水”不仅是设备更新,更是体系重构。

影响——从“凭感觉”到“靠数据”,节水增效与减污协同显现 围绕旱区用水痛点,甘肃农业大学干旱灌区节水灌溉与水资源调控创新团队将研究重心锁定在“节水灌溉与水资源高效利用”。

团队负责人张芮长期扎根一线,带队走访河西走廊戈壁绿洲、陇东旱塬等多个典型区域,围绕灌溉制度、作物需水规律、土壤与地形条件开展系统调研,在“把问题摸清”的基础上组织技术集成与装备研发。

团队研发的智慧灌溉系统引入物联网监测与模型决策,通过对土壤墒情、气象条件、作物生长信息的实时采集,构建“作物需水—灌溉决策—水肥调控”一体化链条,使灌溉从经验判断转向数据驱动。

系统可根据阈值自动启闭阀门,按生育期精准计算灌溉量与施肥量,实现水肥同步供给,提高吸收利用效率。

同时,系统还可结合天气预报与旱情指标进行风险预警与计划调整,推动灌区从“事后补救”向“事前预判”转变。

来自生产一线的反馈显示,智慧化、精细化管理提升了种植户用水的确定性和稳定性。

一些种植户表示,以往浇地“多一遍少一遍”难以拿捏,如今依据数据安排灌溉,既省心也更可控。

综合示范数据表明,相关技术在部分应用场景中实现亩均节水30%以上、作物产量提升约10%,为旱区稳产增收提供了可复制的路径。

对策——以“技术集成+示范推广”打通成果转化“最后一公里” 科研成果的生命力在田间。

团队以产学研用协同为抓手,依托农业水利工程相关平台,推动水利工程、农学、生态等多学科交叉融合,形成“基础研究—关键技术—集成示范—推广应用”的全链条布局。

在经济作物领域,团队探索形成“高垄膜下滴灌+水肥一体化”等技术模式,突出节水、节肥与增产协同:示范显示,亩均节水15至45立方米、节肥10至15公斤,产量提升6%至9%。

在玉米等大田作物场景中,研发“浅埋滴灌水肥一体化”等技术路径,着力降低灌溉成本与管理门槛;在定西示范基地,该技术实现亩均节水约150立方米、节肥12至15公斤、增产10%以上。

在推广层面,相关技术已在兰州、定西、武威、张掖等地建设示范基地,并向青海、新疆等干旱灌区扩展应用,累计推广面积超过108万亩,节水总量达1.2亿立方米。

与此同时,团队还围绕高标准农田建设中的关键环节开展攻关,解决湿陷性黄土等复杂地基条件下的工程技术难题,为调蓄水设施等基础工程提供支撑,进一步夯实节水体系的“硬件底座”。

前景——节水科技需与制度、产业和生态治理同向发力 业内分析认为,旱区农业节水已进入“系统推进”阶段:既要有装备与数字化手段提升单田效率,也要在灌区尺度推动水资源调度、工程体系和管理机制协同升级。

随着高标准农田建设、数字乡村发展和节水行动深入推进,智慧灌溉将从单点示范迈向规模化应用,未来的关键在于三方面:一是进一步降低设备与运维成本,提升在中小农户与分散地块的适配性;二是强化标准化与数据互联互通,推动从田间感知到灌区调度的联动控制;三是把节水与减肥增效、土壤健康、生态修复统筹考虑,形成更具韧性的农业水资源治理体系。

从戈壁滩上的试验田到辐射西北的示范网络,这项节水技术的推广印证了科技创新对破解资源约束的关键作用。

在气候变化加剧水资源短缺的背景下,以数据赋能精准农业的模式,不仅为干旱地区探索出绿色发展的新路径,更彰显了科研工作者将论文写在祖国大地上的使命担当。

未来,随着5G、卫星遥感等技术的深度融合,智慧灌溉或将成为保障国家粮食安全与水安全的重要支撑。