山院士：應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)干旱的技術(shù)選擇(山東)課件

應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)干旱的技術(shù)選擇山侖西北農(nóng)林科技大學(xué)中科院水利部水土保持研究所主要內(nèi)容

一、應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)干旱的幾個(gè)關(guān)系問題

1區(qū)域關(guān)系

2高、中、低田關(guān)系

3糧食增產(chǎn)與發(fā)展畜牧業(yè)的關(guān)系

4常規(guī)技術(shù)與高新技術(shù)的關(guān)系二、應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)干旱的技術(shù)途徑

1發(fā)展半旱地農(nóng)業(yè)

2建立節(jié)水型農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)

3選育抗旱節(jié)水新品種

4改進(jìn)耕作技術(shù)

5開辟農(nóng)業(yè)新水源

6樹立“以豐補(bǔ)欠”策略思想，推進(jìn)適應(yīng)性農(nóng)業(yè)一、應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)干旱的幾個(gè)關(guān)系問題區(qū)域關(guān)系

上世紀(jì)90年代以來，我國糧食生產(chǎn)格局由“南糧北運(yùn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨奔Z南調(diào)”。北方調(diào)節(jié)入南方糧食年平均2600萬噸，占北方糧食產(chǎn)量的12%，相當(dāng)于調(diào)運(yùn)虛擬水量約200億m3。北方地區(qū)人口占全國47%，耕地占全國65%，而水資源僅約占水資源總量的19%（近年下降為16%）。因此，從水資源合理利用與糧食均衡生產(chǎn)角度看，“北糧南調(diào)”的做法不盡合理。南方和北方水資源土地資源比較北方干旱區(qū)：光熱土地資源豐富，但水分短缺嚴(yán)重限制了區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。中國農(nóng)業(yè)干旱類型分區(qū)示意圖南北方糧食主產(chǎn)區(qū)分布圖我國南方處于降水量充足（1000mm以上）的濕潤地區(qū)，北方則處于干旱、半干旱和半濕潤三個(gè)氣候帶，其中大部份可通稱之為“旱區(qū)”，即“聯(lián)合國防治荒漠化公約”中所的土地易退化地區(qū)。

干旱地區(qū)——無灌溉基本無農(nóng)田生產(chǎn)的地區(qū)半干旱地區(qū)——降水量處于農(nóng)田正常生產(chǎn)下限的地區(qū)半濕潤易旱地區(qū)——干旱缺水經(jīng)常是農(nóng)田生產(chǎn)主要限制因子的地區(qū)半濕潤地區(qū)半干旱地區(qū)干旱地區(qū)

干旱、包括嚴(yán)重干旱可以在世界任何地方發(fā)生，特別是近年來我國南方濕潤區(qū)干旱頻繁引起普遍關(guān)注。今后我國應(yīng)對(duì)干旱的重點(diǎn)與難點(diǎn)依然在北方。應(yīng)處理好南北方之間糧食供求和資源平衡關(guān)系：作出有利于增強(qiáng)南方糧食生產(chǎn)能力的政策調(diào)整加強(qiáng)南方農(nóng)田水利工程建設(shè)北方要大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，提高用水效率，盡快做到農(nóng)業(yè)水資源供需平衡高、中、低產(chǎn)田的關(guān)系

今后我國糧食增產(chǎn)將主要依靠提高單位面積產(chǎn)量這一途徑，但單產(chǎn)的提高應(yīng)主要體現(xiàn)在提高平均單產(chǎn)上。在全國范圍內(nèi)高、中、低產(chǎn)田約分別占到耕地面積的30%，30%和40%。目前增產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究針對(duì)高產(chǎn)田的居多，對(duì)中低產(chǎn)田的改造和提升重視不夠。如何提高中低產(chǎn)田的農(nóng)田生產(chǎn)力？一是環(huán)境控制，即改造環(huán)境使之適應(yīng)于植物的需求；二是生物改良，即改造植物本身以適應(yīng)外部環(huán)境。以地處半干旱地區(qū)的黃土高原旱作農(nóng)業(yè)為例，其農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的發(fā)展主要經(jīng)歷了：以保水保土——有效利用土壤儲(chǔ)水——充分利用自然降水。下一步應(yīng)采用環(huán)境控制與生物改良、即提高水分利用率和水分利用效率并重的技術(shù)路線。提高旱地農(nóng)田生產(chǎn)力的兩個(gè)途徑糧食增產(chǎn)與發(fā)展畜牧業(yè)的關(guān)系

旱區(qū)草地畜牧業(yè)的加快發(fā)展將有力促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和農(nóng)田生產(chǎn)力的提升。

國際經(jīng)驗(yàn)表明，世界各國開發(fā)旱區(qū)特別是半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)取得的一個(gè)共同成功經(jīng)驗(yàn)是，實(shí)行農(nóng)業(yè)與牧業(yè)結(jié)合，兩者產(chǎn)值約各占50%。我國情況：學(xué)術(shù)界一直倡導(dǎo)旱區(qū)畜牧業(yè)、特別是草地畜牧業(yè)的發(fā)展。至今，人工草地建設(shè)仍然是大農(nóng)業(yè)發(fā)展中的一個(gè)最薄弱的環(huán)節(jié)。如何建立穩(wěn)定的人工草地是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，涉及到整個(gè)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和產(chǎn)業(yè)化體系的形成。一些關(guān)鍵科技問題有待解決：一是如何將牧草納入正式種植制度之中，二是如何加快選育抗旱性強(qiáng)、廣適應(yīng)的優(yōu)良草種群。常規(guī)技術(shù)和高新技術(shù)的關(guān)系

在現(xiàn)階段，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、特別是提高干旱逆境下糧食生產(chǎn)的主流技術(shù)仍屬常規(guī)技術(shù)，信息技術(shù)的推動(dòng)作用明顯增強(qiáng)，而生物技術(shù)則尚處于輔助技術(shù)地位。

在可預(yù)見的未來，農(nóng)業(yè)常規(guī)技術(shù)仍將作為提高旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的主要技術(shù)途徑，對(duì)其只能革新，不能“跨越”。常規(guī)技術(shù)與高新技術(shù)的有效結(jié)合無疑將會(huì)給旱區(qū)農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展帶來新的動(dòng)力。二、應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)干旱的技術(shù)途徑發(fā)展半干旱地農(nóng)業(yè)

我國推行農(nóng)業(yè)節(jié)水以應(yīng)對(duì)干旱取得了一定成效，但從全局看，節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展仍然緩慢。為了節(jié)約大量灌溉用水發(fā)展半旱地農(nóng)業(yè)是一種必然選擇。

半旱地農(nóng)業(yè)是指在運(yùn)用旱作技術(shù)充分利用自然降水并提高其效率的基礎(chǔ)上進(jìn)行少量水補(bǔ)充灌溉的一種農(nóng)業(yè)用水類型。它首先適合于在半濕潤的黃淮海缺水灌區(qū)推行，在地處半干旱的黃土丘陵地區(qū)可通過雨水集流加以應(yīng)用，今后在南方季節(jié)性干旱地區(qū)也有發(fā)展前途。灌溉農(nóng)業(yè)旱地農(nóng)業(yè)半旱地農(nóng)業(yè)在充分利用降水的基礎(chǔ)上高效利用少量灌溉水單位耗水量的生產(chǎn)量調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，半旱地農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已實(shí)際存在，有些是主動(dòng)做出的，更多的則是被動(dòng)存在?，F(xiàn)在問題是，如何盡快將被動(dòng)存在轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)應(yīng)對(duì)。主動(dòng)應(yīng)對(duì)的實(shí)例：★山東恒臺(tái)縣——低定額灌溉條件下保持高產(chǎn)★北京市——實(shí)行半旱輪作制桓臺(tái)成效

充分采取農(nóng)藝節(jié)水措施，實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)小畦灌溉，小麥灌溉定額保持在每畝100m3左右，作物水分生產(chǎn)效率提高到1.80kg/m3小麥單產(chǎn)連續(xù)13年穩(wěn)定在510kg左右，玉米單產(chǎn)連續(xù)19年保持在620kg左右。增糧少增水，灌溉水利用系數(shù)提高到了0.8，地下水位下降明顯趨緩，一些年份保持了采補(bǔ)平衡。北京經(jīng)驗(yàn)

初步建立了小麥少灌、玉米不灌的半旱輪作體系。近10年，冬小麥種植面積減少了150萬畝，雨養(yǎng)玉米面積已占到糧食種植面積的62%，年節(jié)水4000萬m3以上。雨養(yǎng)旱作玉米

在水資源嚴(yán)重緊缺的河北省，近1/3灌區(qū)已無法進(jìn)行正常水量灌溉，目前已在積極倡導(dǎo)小麥少灌、玉米不灌的種植模式。他們認(rèn)為，該省許多地方的水澆地變成半旱地甚至旱地已是大勢所趨。

理論研究也表明，通常意義上的氣象干旱不總是必然降低產(chǎn)量，許多作物一定生育階段適度水分虧缺可以產(chǎn)生產(chǎn)量形成上的補(bǔ)償效應(yīng)，節(jié)水與增產(chǎn)有可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。

推行半旱地農(nóng)業(yè)利于均衡增產(chǎn)，提高平均單產(chǎn)。灌溉農(nóng)業(yè)與旱地農(nóng)業(yè)之間是互通的，是一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)，兩者之間可以有更多的選擇，而發(fā)展半旱地農(nóng)業(yè)則是對(duì)實(shí)施節(jié)水農(nóng)業(yè)的一個(gè)有力推動(dòng)。灌溉農(nóng)業(yè)，旱地農(nóng)業(yè)和半旱地農(nóng)業(yè)并存將成為未來農(nóng)業(yè)用水的一種新格局。建立節(jié)水型農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)

近期作物品種抗旱性改良的效果將不會(huì)超過種間抗旱性差異，故利用種間差異調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、改革種植制度以應(yīng)對(duì)干旱是一條現(xiàn)實(shí)的途徑。苜蓿、小麥、高梁水分利用效率差異不同類型作物對(duì)多變低水環(huán)境的反應(yīng)甘肅省擴(kuò)大馬鈴薯種植面積取得成功的實(shí)例半干旱區(qū)高梁面積下降引發(fā)的問題不同干旱下高梁、玉米相對(duì)產(chǎn)量變化高梁、玉米種植面積變化黃淮海平原種植結(jié)構(gòu)調(diào)整問題

黃淮海平原是否應(yīng)當(dāng)壓縮小麥種植面積是一個(gè)有爭議的問題。小麥該地區(qū)的主栽作物，產(chǎn)量占到全國的54%，但黃淮海平原又是水資源供需矛盾最為尖銳的地區(qū)，由于小麥高產(chǎn)且生育期間的需水與降水不同季，故消耗了約70%的灌溉水量。當(dāng)前大量壓縮小麥種植面積存在風(fēng)險(xiǎn)，但應(yīng)當(dāng)考慮在嚴(yán)重缺水地區(qū)控制小麥的發(fā)展，增種耐旱作物或適雨作物，以解決地下水長期嚴(yán)重超采問題。選育抗旱節(jié)水新品種

關(guān)于作物育種方向。今后應(yīng)重視確立抗非生物逆境和高資源利用效率，即抗逆、廣適性的育種目標(biāo)，特別是抗旱與水資源高效利用的目標(biāo)。

關(guān)于常規(guī)育種與轉(zhuǎn)基因育種的關(guān)系。加強(qiáng)兩者的結(jié)合。關(guān)于抗旱性狀與節(jié)水性狀的關(guān)系。促進(jìn)兩者的結(jié)合。改進(jìn)耕作技術(shù)，重視土壤培肥

良好的耕層表土狀態(tài)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)增長的基礎(chǔ)，也是人類賴以生存的前提。至今，正確的土壤耕作仍然是世界各國旱區(qū)農(nóng)田增產(chǎn)和土地保護(hù)的一項(xiàng)不可替代的基本措施。在世界廣大旱區(qū)，推行保護(hù)性耕作成效顯著。在我國，雖在推行各類保水保土耕作措施方面取得很大成績，但較分散，尚未示形成一個(gè)完整的抗旱耕作技術(shù)體系。另外，我國旱區(qū)土壤肥力普遍低下，有機(jī)質(zhì)含量多在1%左右，需要穩(wěn)步提高。適合我國國情的保護(hù)性耕作體系的建立與推行是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。為此需要有一支專門的科技隊(duì)伍，國家在科技立項(xiàng)和人才培養(yǎng)方面應(yīng)給予足夠有力支持。努力開辟農(nóng)業(yè)新水源

農(nóng)業(yè)水資源具有多樣性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。除地表水與地下水以外，再生水、微咸水、就地集蓄的雨水，以及凝結(jié)水、人工增雨等都可以作為給農(nóng)田補(bǔ)充供水的水源。特別是再生水和就地?cái)r蓄雨水潛力很大，有待挖掘。再生水控制灌溉面積60萬畝平谷區(qū)馬坊鎮(zhèn)二條街村坑塘再生水和微咸水挖掘利用潛力較大2008年，北京市農(nóng)田灌溉用水量10.83億m3，其中再生水2.64億m3，占24.34%。2010年北京市再生水灌溉可利用量3億m3地區(qū)2004年2005年2006年邯鄲市141471285812905邢臺(tái)市5455501717保定市391538954029衡水市308936195917滄州市390341453994廊坊市200368472唐山市9601030940秦皇島市00903張家口市6364400小計(jì)273952690530877河北省微咸水利用量單位：萬m3

面向未來，我國北方地區(qū)大范圍的擴(kuò)大常規(guī)水灌溉已很困難，，因此，努力開辟新水源——非常規(guī)水源以應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)干旱是一條重要出路。不同形式雨水集流路面集流