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关于“长期滴灌节水增效与生态可持续研究” 的建议
发布时间:2021-04-07

【按】本建议主要是石河子大学水利建筑工程学院王振华教授领衔的干旱区滴灌节水兵团科技创新团队近两年承担完成的陈学庚院士主持的“中国大田滴灌发展战略研究”中国工程院院士咨询研究项目部分成果内容,以及受邓铭江院士委托起草的“兵地融合 高效节水与乡村振兴高端论坛”专家倡议暨阿拉尔共识部分成果,现编报,供参阅。


新疆膜下滴灌节水技术应用面积已超过5200万亩,长期大范围滴灌改变了区域水资源调配,对地下水时空变化、农田生态系统物质循环、土壤质量生态过程及与作物相互关系均产生了重要影响。

为贯彻落实十九大提出的“国家节水行动计划” 与“生态文明建设”方针,保障滴灌节水生态可持续发展,需进一步创新绿洲节水灌区水盐调控理论与技术,应以实现灌溉农业节水高效和可持续发展为目标,构建现代绿洲农业灌排工程技术体系,做到流域和灌区尺度“水盐平衡”、田块和土壤剖面“作物生长与盐分和谐共处”。实施规模化滴灌区域节水增效与生态可持续发展相关重大自然科学研究项目,科学认识大尺度滴灌区域农田生态系统重要生态过程,阐明滴灌农田生态系统与农业措施、工程措施、环境效应的相互耦合与协同演变机制,创新滴灌区域农田节水增效与生态系统可持续调控理论与技术,实现干旱区绿洲高效节水生态可持续发展。

一、研究专项的预期目标

通过对我国西北长期滴灌区域节水增效与生态可持续发展研究,在宏观及微观尺度上寻求农田生态系统诸过程变化规律及主控因子,阐明农田物质循环过程、残膜等与作物生长耦合机制,完成滴灌区域农田生态系统与气候变化、农业措施、工程措施、地下水升降环境效应内在关系的量化分析。在分析土壤质量生态过程及与作物相互作用关系基础上,完成滴灌区域农田生态系统稳定性和大气、水、土、残膜等环境的主控因子、耦合作用研究,创立滴灌区域农田生态系统稳定性调控理论与对策,提出长期滴灌区域节水增效关键技术,为干旱区农业资源高效利用及可持续发展提供理论和技术支撑,为国家决策和宏观调控提供科学依据。同时凝聚一批年轻学科带头人和骨干、充实完善实验基地和科技大平台,促进我国干旱区农业、生态、水文科学及相关学科的发展。

二、建议专项设立的研究内容

(一)长期滴灌区域物质(重要生命元素、水、盐碱、残膜等)循环机理及与生物过程和环境过程的耦合互动机制

研究滴灌区域物质循环过程中的机理问题,主要包括物理机理、化学机理、生物机理等。重点研究物质循环过程与生物过程耦合作用下的产量形成过程及产生生态环境效应的环境过程。揭示物质循环与生物过程既相互促进又相互制约关系,阐述物质循环对生产力和资源环境效应影响机制。建立物质循环过程与作物生长耦合模型,优化调控措施,并在宏观尺度上寻求诸过程变化规律及主控因子。

(二)长期滴灌区域土壤生态过程演变规律及与作物相互作用机制

土壤生态系统演变是滴灌区域整个农田生态系统的演变反映。对土壤生物群落、遗传物质复杂性、区域分异性、对物质能量转化的作用、与作物关系等方面进行研究,并对由水、热、人工调控驱动下土壤生态系统长期演替规律,及由此引起的土壤养分库、有机碳库、盐碱化、残膜环境质量长期演变过程及其对农田生态系统功能影响进行重点研究。

(三)长期滴灌区域农田生态系统与外部环境物质交换通量的量化方法

针对与滴灌区域农田生态系统物质交换密切相关的全球气候变化、地下水升降、水资源消耗、农业措施、工程措施等重大问题,通过对农田生态系统与水体、大气界面的主要物质(与大气界面C、N、S、水分;与水体界面溶质、N、P、水分等)交换速率、通量及关键控制因子研究,建立界面物质交换通量测定或估算方法,为定量评价滴灌区域农田生态环境效应提供关键手段。

(四)长期滴灌区域节水增效与农田生态系统稳定性机制及调控技术

在认识长期滴灌区域农田生态系统重要生态过程基础上,结合景观、GIS和遥感信息分析,在典型地区、水热梯度方向上,研究农田生态系统稳定性生态结构特征,稳定性评价指标体系及其量化表达方法;影响长期滴灌区域节水增效、农田生态系统稳定性和大气、水、土环境的主控因子、耦合作用机制;创立长期滴灌区域农田生态系统调控理论与节水增效技术,提出包括对养分投入、水分管理、盐碱治理、残膜治理、农田生态系统结构等的调控对策。


陈学庚 中国工程院院士

邓铭江 中国工程院院士

王振华 石河子大学水利建筑工程学院教授

石河子大学水利建筑工程学院干旱区滴灌节水兵团科技创新团队


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