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1、 旱作节水工程技术研究中心旱作节水工程技术研究中心可行性研究报告可行性研究报告一、建设本工程技术研究中心的目的和意义1本技术领域在行业发展中的地位和作用我国是一个农业大国，粮食生产已成为一个保障国家安全的战略问题。随着人口的增加与经济的发展，耕地减少与粮食需求增加之间的矛盾日益突出，实现粮食生产持续稳定发展的主要途径是通过科技创新，提高科技对粮食增产的贡献份额。同时我国又是世界 13 个贫水国家之一，干旱缺水面积约 500 万平方公里，涉及 20 多个省市自治区，干旱缺水面积占全国 64%，人口占全国 45%。人均水资源占有量 2220 立方米，工农业用水缺口将近 1000 亿立方米。旱作农业
2、的粮食生产能力不仅关系到农业增效、农民增收，而且关系到全面建设小康社会的整体推进，是我国农业可持续发展的重要研究内容。因此旱区粮食生产的稳定发展对于促进我国农业的可持续发展，保证国家粮食安全都有着举足轻重的意义。在我国当前的农业发展模式中，有许多模式是依赖于资源的过度消耗来提高生产能力的，严重制约了农业的可持续发展。我国是世界上水土流失最严重的国家之一，水土流失面积有 1.48 亿 hm2，占国土面积的 1/3。据全国第 2 次土壤普查资料，我国耕地水土流失面积达 0.45 亿 hm2，占耕地总面积的 34.3%。主要分布于广大丘陵山区的坡耕地上，坡耕地面积占耕地总面积的 35.0%，水土流失
3、面积与坡耕地面积相吻合。这些地区地形、地貌、气候、土壤、作物种类繁多，自然灾害频繁，土壤风蚀、水蚀严重，耕作粗放，土壤结构变差，土壤肥力下降。据有关资料统计，坡耕地每年每平方公里因水土流失而损失的氮、磷、钾、有机质分别为927.5、1521.1、44273.9 和 13591.6 公斤，分别相当于 2015.2 公斤尿素、 1 21734.8 公斤过磷酸钙，88555.0 公斤氯化钾，56631.5 公斤干草。土壤养分入不敷出，地力贫瘠越来越明显。随着我国人口逐年增加，耕地逐年减少，加入 WTO 对农业的冲击以及人们劳动价值观念的转变和社会环境的要求，传统的耕作技术亟待改革。水资源短缺问题日益
4、突出，并引发了严重的生态环境和社会问题，旱作节水技术研究与开发亟待加强。目前农业用水占全国用水的比例为72%，加速发展节水农业不仅是保障粮食安全和提高人民生活水平的根本战略，也是实现农业可持续发展战略的革命性措施。目前我国灌溉水的利用率只有 45%左右，也就是说每年经过水利工程引、蓄的 5000 多亿立方米水，有 55%左右是在输水、配水和田间灌水过程中被白白浪费掉，而先进国家的灌溉水利用率可达 80%-90%，因此我国的农业节水潜力很大。2建设本工程技术研究中心的必要性河南省是我国农业的重要发源地，也是粮食生产大省，小麦播种面积全国第一，小麦总产量约占全国小麦总产量的 17%，玉米总产量约占
5、全国玉米总产量的 10.1%，一般年份因受旱而减产的面积多达 5000 万亩，重旱年份造成的粮食减产达数百万吨。河南省粮食产量高低不仅关系到全省社会经济发展和人民生活水平的提高，而且也关系到全国的粮食供需平衡和安全。河南省旱作区涉及 12 个地（市），48 个县（区），670 个乡镇，总面积达 3.52 万平方公里，占全省总土地面积的 45.9%，耕地面积占全省36.7%，人口占全省 38.9%，因此说河南农业生产的难点在旱作区，潜力在旱作区，希望也在旱作区。据有关资料统计，80%保证的年降水在450-520mm，表现为一季有余，两季不足，干旱发生频率较高，平均在 40%以上，出现大旱时间为
6、12.4 年一遇，特大旱灾（降水减少 70%以上）58 年一遇。从 14701978 的 500 年间，旱年和偏旱年每百年中有 4649 年， 2 涝年有 1114 年，正常年有 3743 年。旱年中有 63%的干旱发生在春季及初夏，有 35%发生在伏、秋季节。对玉米危害极大的“卡脖旱”是 3 年一遇。从 50 年代以来统计，夏玉米生育期内降水最少仅为 69.1mm,易发生“卡脖旱”的 7 月下旬至 8 月上旬最低降水量是 14.8mm，显然出现这种干旱时，玉米难有收成。旱作农田在一般情况下难以实现一年两熟，不能充分发挥光热资源。但试验研究表明，通过搞好蓄水保墒，协调水分供应状况，可以实现一年
7、两熟且获得高产，实现水分的高效利用，促进旱区农业增产、增收与持续发展。3建设本工程技术研究中心的可行性国家已编制出台的旱作节水农业发展规划中明确提出，要“建立节水型社会，发展节水型农业是农业可持续发展的方向。“建设以提高降水利用率为目标，以提高水肥利用效率为核心，以省工高效保护性耕作技术为依托，以新型保水材料及控制施肥为手段，从旱作资源的合理配置到结构优化的高效节水种植模式、从作物的抗旱生理与机理到抗旱节水技术，开展旱作节水系统研究，整体构建旱作区可持续发展的综合技术支撑体系，对于旱作农业由数量型向效益型转变，由资源消耗型向资源协调型转变，实现旱作区农业生产的可持续发展是十分迫切和非常必要的。
8、洛阳市位于黄土高原东南缘，是黄土高原向黄淮海平原过渡的中心地带，也是我国亚热带气候季风气候。耕地 4897 平方公里，其中旱地面积3690 平方公里，占耕地总面积的 75.4%，水土流失面积 10444 平方公里，占总面积的 68.6%。山高坡陡，沟壑纵横，十年九旱，灾害频繁，作物残茬利用率不足 30%，还田率不足 10%。就洛阳市而言每年因水土流失造成的养分损失相当于 5 座年产 10 万吨化肥厂生产量。因此，以洛阳市为基础和依托研究形成的技术成果，不仅对于河南省，而且对于华北乃至整个中国北方旱区都具有重要的参考价值和现实意义。 3 4本工程技术研究中心对行业进步的带动作用国家在国民经济和社
9、会发展规划纲要中强调落实节约资源和保护环境的基本国策，建设低投入、高产出，低消耗、少排放，能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会。明确提出“发展农业节水，推进雨水集蓄，建设节水灌溉饲草基地，提高水的利用效率，基本实现灌溉用水总量零增长”，对于水资源利用要“从注重水资源开发利用向水资源节约、保护和优化配置转变”。国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020 年）有 2 个专题涉及旱作节水，强调“水资源优化配置与综合开发利用”, “开发灌溉节水、旱作节水与生物节水综合配套技术”。 国家在中长期规划中旱作节水农业占有十分突出的位置，河南省也制定了专门的旱作节水发展规划，但是目
10、前还没有旱作节水工程技术研究中心，因此依托中国农科院洛阳旱农试验基地和洛阳市农业科学研究院组建成立河南省旱作节水工程技术研究中心，对于推动河南省乃至整个中国北方旱区农业的持续发展，建设资源高效、持续利用的现代化旱作节水农业具有十分重要的战略意义和现实意义。拟建的河南省旱作节水工程技术研究中心位于河南省洛阳市农业科学研究院南院，地处北纬 3438，东经11329，交通便利，距洛阳市区 4Km，洛阳新区 2Km。地形处于黄土高原向华北平过渡地带，气候上处于暖温带向北亚热带过渡类型，为温带半湿润易旱气候。年均降雨量在 600mm 左右，60%降雨集中在 7-9 月，年蒸发量 1872.1mm，干燥度
11、 1.34，年平均 14.6，10活动积温达 4000，无霜期 200-219 天。农业生态类型上划分为旱作农业区中的半湿润偏旱类型区，在研究区域上可以代表该类型区中的豫西豫北半湿润偏旱区、汾渭平原半湿润偏旱区及华北滨海低平原半湿润偏旱区。地型多为低山丘陵；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）， 4 气候特点是光热资源充足，降水分布不均，季节性干旱明显。主要种植作物有冬小麦、夏玉米、春甘薯、秋杂粮等，粮食产量年际之间变幅较大，种植制度有一年一熟、二年三熟及一年两熟，是我国重要的旱作农业区。涉及耕地总面积 791.2hm2，约占全国总耕地面积的 8.15%，人口 81
12、45.6 万。二、国内外发展趋势及国内、省内需求状况1国内外技术发展水平与差距干旱缺水是一个世界性问题，全球干旱和半干旱地区耕地面积占43%，世界上约有 80 个国家，40%的人口面临缺水问题。提高农田水分利用率和作物水分利用效率方面，国外已提出了许多行之有效的技术和方法，就旱作节水种植制度而言，发达国家旱农耕作技术研究的突出特点表现在节水种植制度与模式的特色化和效益化。种植制度模式是环境资源、经济发展和技术水平有机结合的产物，随着社会的发展和技术的进步，最大限度地提高自然资源的利用效益已成为国外旱作农业研究的主要方向。节水种植模式表现出由“单一种植模式”向“多元化种植模式”转变，由“工程措施
13、主导型”向“工程措施、非工程措施并重型”转变，由“资源透支型”向“资源匹配型”转变。与国外发达国家相比，种植制度的主要区别在于国外主要是一年一熟制，而我国主要是一年两熟制。因此在节水栽培技术研究方面，我国有自己的特点。我国对旱作节水技术研究非常重视，从上世纪 70 年代就开始设立专题研究，形成了许多行之有效的节水技术，概括起来有以下几个方面：一是土壤积水效应技术，如沟垄耕作技术、水平沟播种技术等；二是覆盖节水技术，如秸杆覆盖、地膜覆盖、土壤覆盖等；三是雨水富集技术，如水窖集水、坡改梯、荒坡集水面集水等；四是设施节水，如滴灌、微喷 5 灌、渗灌等；五是生物节水，如选用耐旱品种等。但是，在节水技术
14、研究方面也存在许多问题，整体研究情况可用“四多四少”来概括：一是单项技术研究的多，如秸杆覆盖技术、地膜覆盖技术、抗旱播种技术、微集水灌溉技术等，而技术集成的少；二是单一作物研究的多，而小麦玉米一体化旱作增产技术研究的少；三是以可灌溉地区为研究和服务对象的多，而以雨养农业区为研究和服务对象的少；四是以传统农艺措施实现高产栽培的旱作技术多，而以农艺与农机相结合实现节本增效的旱作技术少。2国内需求状况目前我国灌溉水的有效利用系数仅有 0.3-0.4，与发达国家 0.7-0.9 相比，相差 0.4-0.5（沈振荣等，1995）,农作物水分生产率平均 1.0kg/ m3左右，远远低于发达国家 2.0kg
15、/m3的水平。在可用水资源总量难以改变的情况下，未来相当长的时期内，中国的缺水问题要通过节水来解决。在有效水的利用结构中农业是用水大户，我国的农业用水主要消耗于灌溉，灌溉用水量约占全国总用水量的 80%以上。发展节水农业，是缓解我国水资源紧缺状况，促进水资源持续利用和农业持续发展的一项根本性措施，是解决 21 世纪我国人口高峰期 16 亿人的食物安全、生态环境改善等一系列重大问题的关键。发展节水农业的关键点在于大幅度提高水的利用率和水的生产效率。因此，从整体上提高农业用水效率是缓解我国 21 世纪水危机的根本性措施。3省内需求状况河南省还没有设立旱作节水工程技术研究中心，以旱作节水技术为重点研
16、究内容的研究机构更是稀少，因此，在旱作节水技术的研究与推广方面，落后于相邻的山西、陕西等省份。洛阳农科院从上世纪 50 年代开始确定了“以旱作农业研究为中心，以旱地作物新品种选育为重点”的指导方针，是全省第一个以旱作节水技术为中心研究内容的农业科研机构，多年 6 来一直以旱作节水高效技术、节水栽培与耕作管理、旱作种植制度研究为重点，取得了一系列的科研成果，也培养和锻炼了一批旱作节水技术人才，近年来河南省农科院资源与环境研究所和河南农业大学也开始从事相关的旱作节水研究，主要集中在节水灌溉方面，还谈不上深入系统的研究。4本技术领域的成果及分布状况“七五”期间，国家旱农攻关专题对我国北方半湿润偏旱地区旱地农田土壤耕作技术体系进行了探索，在晋东南地区提出麦田破除犁底层的深耕（松 ）法和秸秆覆盖的耕作措施，取得了很好的保墒增产效果；“八五”以来，在晋中豫西旱农类型区开展了保护性耕作体系及其配套机具的研究，总结提出适于同类型区的以少（免）耕为主的麦田和玉米地保护耕作技术体系，以及农艺与农机相结合的一些经验。如对于一年一作秋播
