日前,由河北省农林科学院牵头,中国农业大学、天津市农业科学院、北京市农林科学院等单位协助成立课题组,首次共同研发的京津冀种植业高效用水可持续发展关键技术研究与示范项目取得了阶段性成果,核心示范区水利用效率提高20%以上、肥料利用率提高15%以上、产量提高10%以上,目前该项目已经在京津冀三地开始推广。该项目首席专家、省农林科学院院长王慧军说:“该项目的研究将助力编制出京津冀区域种植业高效用水技术路线图,为政府决策提供科学依据。”
种植业用水量占总用水的70%左右
京津冀是我国农产品主产区,也是我国水资源最为短缺的地区之一,人均水资源量仅为全国平均值的1/9,社会经济发展以每年超采地下水50多亿立方米来维系,已引发一系列地质与环境灾害问题。种植业是该区用水主体且用水浪费,用水量占总用水的70%左右。近年来,种植业节水技术研究和应用虽然取得一定成效,但节水潜力仍有待进一步挖掘。
针对京津冀水资源极度匮乏、地下水超采严重和种植业用水多、节水潜力大的实际,从2013年开始,由河北省农林科学院牵头,中科院遗传与发育研究所资源环境研究中心、中国农业大学、天津市农业科学院、北京市农林科学院、新疆农垦科学院等单位协助,集聚京津冀优势团队,首次共同面对区域的农业节水问题,进行了京津冀种植业高效用水可持续发展关键技术研究与示范项目的实施,项目至2017年结束。该项目以提高区域种植业水肥利用率和缓解地下水超采为目标,以经济适用节水高效微灌技术为主线,通过微灌(指滴灌、微喷灌、小管出流灌、微畦灌溉等小定额灌溉)设备与技术的引进、改造、熟化与属地化,改变地面灌溉方式。在京津冀浅山丘陵区、山前平原高产限水区、低平原地下水严重超采区、北京都市农业园区、滨海都市城郊区五大农业生态类型区建立13个核心示范区;围绕小麦、玉米、蔬菜、果树和杂粮五种作物,开展微灌条件下作物节水潜力、高效节水灌溉与施肥制度、微灌配套水肥高效利用新型肥料施用技术研究,研发配套设备与产品,集成一批适宜不同区域的微灌节水增产增效技术模式,并进行适应性与技术经济评价,优选主体模式示范应用,为区域规模化应用提供样板。
立足粮蔬果,减蒸降耗、提高灌溉水利用效率
对于小麦和玉米大田作物,课题组按照“大幅压采地下水,稳夏增秋,确保总产”的技术路线,把“微灌水肥一体化技术”作为主体示范技术。通过开展小麦玉米微灌水肥一体化水分运筹、高效施肥、抗逆稳产、品种优选、配套播种等技术实验,2013年、2014和2015年分别组织专家进行田间检测。2013年宁晋基地:节水100方,节约灌溉水50%,小麦亩产718公斤,玉米亩产810.5公斤,亩总产1528.5公斤。2014年宁晋示范基地专家实收,小麦产量682.2kg/亩,玉米848.8公斤/亩,在同一地块全年产量达到1531公斤/亩。2015年:限水稳产模式,亩灌水50方,节水60%,小麦亩产632公斤;节水高产模式,亩灌水70方,节水50%,小麦亩产677公斤。
对于蔬菜,课题组以实现蔬菜水肥高效利用、提质增效为核心,以蔬菜浅根性为突破口,围绕实现蔬菜水肥供给的“根-水-肥同位同步”为目标,采用负压渗灌严格控制根土层水分,明确了区域主要蔬菜不同生育期动态需水特征、需水敏感期、与生长时期同步的最适土壤水分指标及生物节水潜力;进行了蔬菜根土空间贡献率研究,明确了蔬菜根-水-肥“同位”指标;进行了不同微灌方式、施肥及耕作栽培技术对黄瓜、番茄生长发育、产量、品质及偏氮生产力、偏钾生产力、水分生产效率等影响研究,建立了设施黄瓜、番茄水肥供给与作物需求“同位、同步”的水肥高效利用提质增效优化调控关键指标与技术;在早春茬口,研究了基于微灌的行内增密对黄瓜及番茄蔬菜水分消耗、产量、水分生产效率、品质的影响,建立了早春番茄、黄瓜行内增密水肥高效利用技术。同时配套实现优化调控指标的相关智能化、定量化、自动化灌溉产品研发,建立设施蔬菜微灌水肥高效利用智能管理技术模式,并在京津冀相关区域进行了试验示范。技术效果实现:在灌水施肥减少50%情况下,蔬菜的产量和品质都提高,减少管理用工30%。
对于果树,课题组采用“减蒸降耗”节水技术。把没用的枝叶减去,减少蒸腾,再通过对果树树相指标和降低无效枝叶量的水分调控技术研究,确定提质增效降耗的最优树体结构;以主要耗水型果树苹果、梨为主要研究对象,在核心示范区进行主要果树的耗水时空特征及水分敏感期研究,确定果园灌溉的适宜量、时期和位置指标;结合灌溉的“三适”研究,形成提高果园肥料利用率“水肥同位、同步”应用技术。微灌技术应用效果:较常规畦灌果园,梨、苹果年亩节水分别为75.0、78.5m3,减少肥水管理用工60.5%、76.5%,亩增收220.5元、183.7元,而且品质也提升。
研发高效节水微灌设备与配套,实现产学研一体化
为了农业高效节水技术的深入推广,项目组根据项目区主要作物微灌节水生产技术要求,通过项目的研发、改进、完善一批适合京津冀项目区特点的微灌技术的农机、水溶性肥料及节水设备产品。提高肥料利用效率,实现增产增收,并在示范区进行大面积推广,为京津冀项目区微灌节水技术提供了支撑。
据介绍,目前已经改进、开发出适合项目区的微灌设备及配套的农机具产品13套,开发出微灌专用水溶性肥料产品5个;研发滴灌配套产品——滴灌作物水溶性滴灌肥系列产品12个,在我省建设滴灌肥料厂1个,年设计生产滴灌肥2万吨。2016年已试产800多吨,产品质量达标。
新组装施用新型技术17项;审定技术规程5个。专利申报6项;论文累计发表55篇。建立千亩小麦-玉米微灌核心示范区11个;百亩设施蔬菜微灌核心示范区11个。培训农民11450人次,累计20193人次。
