《引黄灌区农业高效用水绿色发展模式创建与应用》

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该项研究针对中国引黄灌区存在的引黄水量减少,水资源短缺,引黄水与地下水等多种水资源尚未能实现统一调配,灌区水资源浪费与水污染并存等制约引黄灌区可持续发展的问题,以解决困扰引黄灌区绿色发展的关键问题-如何实现灌区“节水、用水、养水、绿色”协同发展为切入点和突破口,以灌区水土资源高效可持续利用与绿色发展为目标,历经10多年研究,率先在灌区水资源优化配置理论、农业绿色高效用水技术集成模式等方面取得重大突破,创建了引黄灌区广义水资源时空动态调配方法及配水方案、构建了引黄灌区田间节水节肥综合技术集成模式、构建了引黄灌区再生水灌溉绿色发展技术集成模式,从根本上解决了中国引黄灌区农业绿色发展“瓶颈”问题。上述成果已在“华北节水压采”、“西北节水增效”等国家节水行动中得到应用,预期将可为黄河全流域水资源优化配置与农业高效用水提供借鉴和指导,也可为乡村振兴及农业绿色发展提供技术支撑,对保障中国粮食安全和食品安全具有重要支撑作用,具有广阔的推广应用前景。

项目实施以来,获国家授权发明专利5项,实用新型专利2项;获软件著作权4项;发表论文150余篇(其中SCI/EI 30篇),主编著作1部。

主要技术与经济指标:

1)构建了引黄灌区广义水资源时空动态调配方法及配水方案。针对灌区水资源传统配置存在问题,创新性提出了基于地表水、地下水、大气降水、土壤水、作物水和非常规水等6水的广义水资源时空动态调配理论,研发了具有独立自主知识产权的农田生态系统水热耦合数值模拟模型、地表水地下水联合运用的灌溉系统和水资源调配决策支持系统,创建了基于灌区生态环境调控的水资源优化方法和井渠布局方案等,实现灌区水资源“时空调配”、“用水”与“养水”的可持续利用。

2)构建了引黄灌区田间节水节肥综合技术集成模式。针对引黄灌区存在的作物水肥协同调控技术衔接程度较低、节水技术模式集成度不高等突出问题,采取节灌技术、水肥一体化技术、农艺节水技术等措施融合创新,改善农田生境(水、肥、气、热)条件,创建了冬小麦低压喷灌水肥一体化技术模式、玉米深松培土沟灌技术模式、引黄灌区农艺综合节水技术模式,形成了灌区资源节约型与环境友好型田间节水节肥综合技术集成体系。

3)构建了引黄灌区再生水灌溉绿色发展技术集成模式。针对引黄灌区引黄水量年际年内变化大、灌溉水量不足、地下水超采严重,以及水源水质不稳定等制约灌区农业可持续发展问题,通过大量室内、田间定位试验,研发了再生水中氮留存与污染物去除一体化生态组合技术,构建了典型农作物再生水安全高效灌溉集成技术模式,提出了农业高效用水绿色发展综合评价指标体系,实现了灌区多水源统筹调配,提高了灌区农业用水保证率,为中国粮食安全提供了技术支撑。

该成果自2008年以来,分别在河南省、陕西省等地引黄灌区累计推广390余万亩,实现农业增收直接经济效益达4.1亿元,累计节约地下水开采8亿立方米,节约涵养淡水资源3.4亿立方米,同时,该项成果已在“华北节水压采”、“西北节水增效”等国家节水行动中得到应用,并依托该成果编写了中华人民共和国水利行业标准(SL769-2018)《农田灌溉建设项目水资源论证导则》,经济、社会及生态环境效益显著。

成果说明

引黄灌区农业高效用水绿色发展模式创建与应用成果在人民胜利渠灌区推广应用以来,推广应用120万亩,灌区用水水平有了较大提高,累计减少地下水开采量4.8亿立方米,地下水位降深累计减少1.6米,农业增收直接经济效益1.1亿万元;成果在焦作市广利灌区推广应用以来,推广应用面积40万亩,灌区用水水平和用水管理水平均有了较大提高,节水总量2.5亿立方米,农业直接增收效益超过0.4亿元;成果在开封市柳园口引黄灌区推广应用面积150万亩,地下水位降深累计减少2.8米,减少地下水开采量3.2亿立方米,农业增收直接经济效益1

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