西北地区节水农业发展的若干科技问题

节水农业发达的国家和地区的经验是:节水农业走高技术、高投入、高收益的道路，运用节水灌溉和现代旱作技术，发展优质高效农业。这正是现阶段我国农业急需解决的问题，即通过发展节水农业，大力调整农业产业结构，启动农业产品生产和市场，走短缺水资源的技术和资金替代的道路。我国通过20多年的努力，在工程节水和农艺、管理节水的技术储备已初步具备，目前的主要任务是进行节水技术优化集成，实现低成本空间扩散。以后发展节水农业的关键是应用现代高新科技和信息技术，提高作物自身的水分转化效率，技术集成和创新应以生物节水为主，结合管理和工程节水技术。

(一)现代生物技术用于农业节水

目前人们越来越认识到“只有提高作物自身的水分利用效率才有可能取得节水上的新突破”。人们通过调整作物类型、品种和种植制度，培育优良抗旱品种，提高农业灌溉和抗旱技术等生物性节水措施，必将低投入高效益地减少干旱造成的损失，增加农业产出。通过调动生物体的生理和基因潜力以增加农业产出的生物性节水是相对于以减少无效耗水的工程性节水而言，二者相辅相成，不可替代。由于工程性节水技术性强、开发程度高、投入大，而生物性节水需要深厚的理论基础，难度大，目前开发程度低，但具有潜力大、低投入高产出、厚积薄发的特点。分子生物学和生物技术的兴起和发展正在揭开这个崭新而诱人的领域，建立简便、有效的抗旱节水生物性节水的蹊径正在开拓中。抗旱性分子育种与新品种培育、作物生理过程和根－土微生态系的调控、提高作物水分利用效率的灌溉技术和施肥技术、抗旱性制剂的研制和施用等将逐渐形成生物性节水的技术体系。低投入高产出的生物性节水与工程性节水相结合，将成为具有中国西北特色的农业节水之路。

(二)农业管理措施一体化技术

在工程节水技术的基础上发展综合一体化农业管理节水技术，发挥各项农业节水技术的综合优势，达到节水、高产、高效是当前世界各国研究的一个热点。未来的田间农业管理，如灌溉、施肥、农药、除草剂等同时在智能系统的控制和引导下，依据农田作物生长状况来判别作物生长是否受到土壤或大气水分亏缺的影响，作物体内养分平衡和土壤养分供应状况，作物病害类型和严重程度，田间杂草的种类和位置等信息，以便使智能控制系统定时、定量、定点使用水分、肥料、农药和除草剂等，可达到明显的节水、增产、降耗目的。美国和以色列的水肥预测预报技术服务体系，较准确地预报墒情及施肥水平，其氮素利用率达到60%以上，单方水生产率达2.3 kg以上。今后，各个学科应联合攻关，使各专业形成有机交叉渗透，在作物对土壤干旱逆境信号感知及其传递，作物水分利用效率和抗旱性的改善与调控，不同农业措施(覆盖、施肥、耕作等)条件下的水、热、肥运动、吸收、转化利用规律，不同作物水分、养分状况分析与土壤水分有效性的自动判别，作物水分—养分—环境—生产力形成的综合模拟模型等方面都需要进行深入、系统的研究。

(三)高效用水的精细灌溉技术

“3S”技术与信息高速公路相结合，就有可能做到精细地指导农田抗旱和灌溉，空间遥感的大力发展为“3S”技术的实用化提供了可能。所以“3S”技术非常适合应用在农业高效用水技术上，可使农业用水效率有较大幅度的提高，这也是未来的田间农业和农业高效用水技术发展的方向。目前应重点开展各种精细地面灌溉技术要素优化组合软件开发，环境胁迫下遥感机理和遥感标志研究;遥感和GIS的集成对作物胁迫作用的诊断理论;作物生长环境和收获产量实际分布的空间差异机理和环境胁迫作用与产量形成的遥感定量关系，信息监测控制与数据采集系统的研制开发等内容的研究，为我国21世纪农业高效用水，乃至农业的可持续发展奠定科技基础。

(四)非常规水高效安全利用技术

天然雨水、污水以及微咸水等非传统水资源的开发利用已成为现代节水农业领域关注的重点内容之一。雨水集蓄利用技术其实质是通过对降水地表径流的调控，实现雨水资源高效利用的一种水资源开发利用技术，降水地表径流的调控是手段，利用是目的。雨水集蓄利用技术的应用有它一定的适应性，应因地制宜，一般不会对区域水环境的变化带来负效应，在适当区域大面积推广发展集雨灌溉是可行的，有可能发展成为高效农业，甚至精细农业，而且对区域生态环境改善也有促进作用。雨水集蓄利用技术的研究，目前应着重集中研发适合西北地区应用的新型、高效工程和生物雨水集蓄形式，新型低成本、高效、绿色环保型的集雨材料。研究新型集雨设施结构形式和现场成型技术，提出雨水集蓄与高效利用工程系统设计软件，建立区域雨水资源高效利用技术体系和最优开发模式及智能决策系统软件。

污水灌溉条件下作物需水量与耗水量的计算模型，以及污水灌溉对植株、土壤及地下水影响的研究已取得较大进展，初步形成了依据作物蒸散强度调控污灌量的灌溉优化模式。今后应重点研究再生水灌溉对土壤、地下水及作物品质的影响，提出污灌安全指标量化体系，利用再生水灌溉的不同灌水方式、再生水净水混灌或轮灌的应用技术，不同再生水灌溉方式下的作物灌溉制度。目前，我国微咸水灌溉技术还不够完全成熟，今后主要侧重研究低成本、节能型的微咸水开发利用技术与设备，微咸水灌溉下的控制指标体系和作物灌溉制度，微咸水灌溉下土壤水盐运动规律与调控技术，咸淡水混灌或轮灌模式，提出改善西北区域生态环境的微咸水利用成套技术等。

(五)农业高效用水智能决策系统

近年来，随着信息、通讯技术的发展及硬软件价格的不断下降，信息技术已广泛应用于农业生产的各个领域。在发达国家，信息技术已成为提高农业生产的最有效手段。今后应将专家系统、模拟模型、资源数据库、控制技术、计算机网络等技术有机结合起来，形成适合不同水资源状况的水资源开发调配，农田输水与灌溉方式，农田水分与养分管理的农业高效用水决策支持系统，为农业生产可持续发展服务。

因此，建立农民参与的水管组织，大力进行旱作农业技术体系建设，建立节水种植制度和节水灌溉制度，建立墒情测报与节水农业决策支持系统，进行节水农业综合技术体系建设，实施节水农业高新技术示范工程以及启动节水农业科技创新工程，对关键重大科技问题进行多学科联合攻关研究，解决国内实用技术瓶颈，对于未来西北发展节水农业都是需要逐步开展的工作。