1、旱作节水工程技术研究中心项目可行性研究报告 旱作节水工程技术研究中心项目可 行 性 研 究 报 告 一、建设本工程技术研究中心的目的和意义 11本技术领域在行业发展中的地位和作用12建设本工程技术研究中心的必要性 23建设本工程技术研究中心的可行性34本工程技术研究中心对行业进步的带动作用 3二、国内外发展趋势及国内、省内需求状况 51国内外技术发展水平与差距 52国内需求状况 63省内需求状况64本技术领域的成果及分布状况65.国内从事本技术领域的优势单位及水平比较 7三、依托单位已具备的基本条件 81依托单位基本概况82科研成果 103科研队伍情况 154科研条件平台建设 165科研投入和
2、经济实力 196主要合作单位情况 19四、工程技术研究中心的主要目标和任务201总体目标 202近期目标 213远期目标 214主要任务 21五、建设工程技术研究中心的总体设计和结构布局 231、中心的运行机制 232、中心的机构设置 253、中心的人员配备 254、已有仪器设备清单及总值 29六、建设方案30七、资金计划34附件：1、相关图片（部分）2、成果证书（部分）3、论文（部分） 一、建设本工程技术研究中心的目的和意义1本技术领域在行业发展中的地位和作用我国是一个农业大国，粮食生产已成为一个保障国家安全的战略问题。随着人口的增加与经济的发展，耕地减少与粮食需求增加之间的矛盾日益突出，实
3、现粮食生产持续稳定发展的主要途径是通过科技创新，提高科技对粮食增产的贡献份额。同时我国又是世界13个贫水国家之一，干旱缺水面积约500万平方公里，涉及20多个省市自治区，干旱缺水面积占全国64%，人口占全国45%。人均水资源占有量2220立方米，工农业用水缺口将近1000亿立方米。旱作农业的粮食生产能力不仅关系到农业增效、农民增收，而且关系到全面建设小康社会的整体推进，是我国农业可持续发展的重要研究内容。因此旱区粮食生产的稳定发展对于促进我国农业的可持续发展，保证国家粮食安全都有着举足轻重的意义。在我国当前的农业发展模式中，有许多模式是依赖于资源的过度消耗来提高生产能力的，严重制约了农业的可持
4、续发展。我国是世界上水土流失最严重的国家之一，水土流失面积有1.48亿hm2，占国土面积的1/3。据全国第2次土壤普查资料，我国耕地水土流失面积达0.45亿hm2，占耕地总面积的34.3%。主要分布于广大丘陵山区的坡耕地上，坡耕地面积占耕地总面积的35.0%，水土流失面积与坡耕地面积相吻合。这些地区地形、地貌、气候、土壤、作物种类繁多，自然灾害频繁，土壤风蚀、水蚀严重，耕作粗放，土壤结构变差，土壤肥力下降。据有关资料统计，坡耕地每年每平方公里因水土流失而损失的氮、磷、钾、有机质分别为927.5、1521.1、44273.9和13591.6公斤，分别相当于2015.2公斤尿素、21734.8公斤
5、过磷酸钙，88555.0公斤氯化钾，56631.5公斤干草。土壤养分入不敷出，地力贫瘠越来越明显。随着我国人口逐年增加，耕地逐年减少，加入WTO对农业的冲击以及人们劳动价值观念的转变和社会环境的要求，传统的耕作技术亟待改革。水资源短缺问题日益突出，并引发了严重的生态环境和社会问题，旱作节水技术研究与开发亟待加强。目前农业用水占全国用水的比例为72%，加速发展节水农业不仅是保障粮食安全和提高人民生活水平的根本战略，也是实现农业可持续发展战略的革命性措施。目前我国灌溉水的利用率只有45%左右，也就是说每年经过水利工程引、蓄的5000多亿立方米水，有55%左右是在输水、配水和田间灌水过程中被白白浪费
6、掉，而先进国家的灌溉水利用率可达80%-90%，因此我国的农业节水潜力很大。2建设本工程技术研究中心的必要性*省是我国农业的重要发源地，也是粮食生产大省，小麦播种面积全国第一，小麦总产量约占全国小麦总产量的17%，玉米总产量约占全国玉米总产量的10.1%，一般年份因受旱而减产的面积多达5000万亩，重旱年份造成的粮食减产达数百万吨。*省粮食产量高低不仅关系到全省社会经济发展和人民生活水平的提高，而且也关系到全国的粮食供需平衡和安全。*省旱作区涉及12个地（市），48个县（区），670个乡镇，总面积达3.52万平方公里，占全省总土地面积的45.9%，耕地面积占全省36.7%，人口占全省38.9%
7、，因此说*农业生产的难点在旱作区，潜力在旱作区，希望也在旱作区。据有关资料统计，80%保证的年降水在450-520mm，表现为一季有余，两季不足，干旱发生频率较高，平均在40%以上，出现大旱时间为12.4年一遇，特大旱灾（降水减少70%以上）58年一遇。从14701978的500年间，旱年和偏旱年每百年中有4649年，涝年有1114年，正常年有3743年。旱年中有63%的干旱发生在春季及初夏，有35%发生在伏、秋季节。对玉米危害极大的“卡脖旱”是3年一遇。从50年代以来统计，夏玉米生育期内降水最少仅为69.1mm,易发生“卡脖旱”的7月下旬至8月上旬最低降水量是14.8mm，显然出现这种干旱时
8、，玉米难有收成。旱作农田在一般情况下难以实现一年两熟，不能充分发挥光热资源。但试验研究表明，通过搞好蓄水保墒，协调水分供应状况，可以实现一年两熟且获得高产，实现水分的高效利用，促进旱区农业增产、增收与持续发展。3建设本工程技术研究中心的可行性国家已编制出台的旱作节水农业发展规划中明确提出，要建立节水型社会，发展节水型农业是农业可持续发展的方向。建设以提高降水利用率为目标，以提高水肥利用效率为核心，以省工高效保护性耕作技术为依托，以新型保水材料及控制施肥为手段，从旱作资源的合理配置到结构优化的高效节水种植模式、从作物的抗旱生理与机理到抗旱节水技术，开展旱作节水系统研究，整体构建旱作区可持续发展的
9、综合技术支撑体系，对于旱作农业由数量型向效益型转变，由资源消耗型向资源协调型转变，实现旱作区农业生产的可持续发展是十分迫切和非常必要的。*市位于黄土高原东南缘，是黄土高原向黄淮海平原过渡的中心地带，也是我国亚热带气候季风气候。耕地4897平方公里，其中旱地面积3690平方公里，占耕地总面积的75.4%，水土流失面积10444平方公里，占总面积的68.6%。山高坡陡，沟壑纵横，十年九旱，灾害频繁，作物残茬利用率不足30%，还田率不足10%。就*市而言每年因水土流失造成的养分损失相当于5座年产10万吨化肥厂生产量。因此，以*市为基础和依托研究形成的技术成果，不仅对于*省，而且对于华北乃至整个中国北
10、方旱区都具有重要的参考价值和现实意义。4本工程技术研究中心对行业进步的带动作用国家在国民经济和社会发展规划纲要中强调落实节约资源和保护环境的基本国策，建设低投入、高产出，低消耗、少排放，能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会。明确提出“发展农业节水，推进雨水集蓄，建设节水灌溉饲草基地，提高水的利用效率，基本实现灌溉用水总量零增长”，对于水资源利用要“从注重水资源开发利用向水资源节约、保护和优化配置转变”。国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）有2个专题涉及旱作节水，强调“水资源优化配置与综合开发利用”, “开发灌溉节水、旱作节水与生物节水综合配套技术”。 国家
11、在中长期规划中旱作节水农业占有十分突出的位置，*省也制定了专门的旱作节水发展规划，但是目前还没有旱作节水工程技术研究中心，因此依托中国农科院*旱农试验基地和*市农业科学研究院组建成立*省旱作节水工程技术研究中心，对于推动*省乃至整个中国北方旱区农业的持续发展，建设资源高效、持续利用的现代化旱作节水农业具有十分重要的战略意义和现实意义。拟建的*省旱作节水工程技术研究中心位于*省*市农业科学研究院南院，地处北纬3438，东经11329，交通便利，距*市区4Km，*新区2Km。地形处于黄土高原向华北平过渡地带，气候上处于暖温带向北亚热带过渡类型，为温带半湿润易旱气候。年均降雨量在600mm左右，60
12、%降雨集中在7-9月，年蒸发量1872.1mm，干燥度1.34，年平均14.6，10活动积温达4000，无霜期200-219天。农业生态类型上划分为旱作农业区中的半湿润偏旱类型区，在研究区域上可以代表该类型区中的豫西豫北半湿润偏旱区、汾渭平原半湿润偏旱区及华北滨海低平原半湿润偏旱区。地型多为低山丘陵；土壤类型以褐土、黄土为主，土壤肥力低下（有机质含量在1%左右），气候特点是光热资源充足，降水分布不均，季节性干旱明显。主要种植作物有冬小麦、夏玉米、春甘薯、秋杂粮等，粮食产量年际之间变幅较大，种植制度有一年一熟、二年三熟及一年两熟，是我国重要的旱作农业区。涉及耕地总面积791.2hm2，约占全国总
13、耕地面积的8.15%，人口8145.6万。二、国内外发展趋势及国内、省内需求状况1国内外技术发展水平与差距干旱缺水是一个世界性问题，全球干旱和半干旱地区耕地面积占43%，世界上约有80个国家，40%的人口面临缺水问题。提高农田水分利用率和作物水分利用效率方面，国外已提出了许多行之有效的技术和方法，就旱作节水种植制度而言，发达国家旱农耕作技术研究的突出特点表现在节水种植制度与模式的特色化和效益化。种植制度模式是环境资源、经济发展和技术水平有机结合的产物，随着社会的发展和技术的进步，最大限度地提高自然资源的利用效益已成为国外旱作农业研究的主要方向。节水种植模式表现出由“单一种植模式”向“多元化种植
14、模式”转变，由“工程措施主导型”向“工程措施、非工程措施并重型”转变，由“资源透支型”向“资源匹配型”转变。与国外发达国家相比，种植制度的主要区别在于国外主要是一年一熟制，而我国主要是一年两熟制。因此在节水栽培技术研究方面，我国有自己的特点。我国对旱作节水技术研究非常重视，从上世纪70年代就开始设立专题研究，形成了许多行之有效的节水技术，概括起来有以下几个方面：一是土壤积水效应技术，如沟垄耕作技术、水平沟播种技术等；二是覆盖节水技术，如秸杆覆盖、地膜覆盖、土壤覆盖等；三是雨水富集技术，如水窖集水、坡改梯、荒坡集水面集水等；四是设施节水，如滴灌、微喷灌、渗灌等；五是生物节水，如选用耐旱品种等。但
15、是，在节水技术研究方面也存在许多问题，整体研究情况可用“四多四少”来概括：一是单项技术研究的多，如秸杆覆盖技术、地膜覆盖技术、抗旱播种技术、微集水灌溉技术等，而技术集成的少；二是单一作物研究的多，而小麦玉米一体化旱作增产技术研究的少；三是以可灌溉地区为研究和服务对象的多，而以雨养农业区为研究和服务对象的少；四是以传统农艺措施实现高产栽培的旱作技术多，而以农艺与农机相结合实现节本增效的旱作技术少。2国内需求状况目前我国灌溉水的有效利用系数仅有0.3-0.4，与发达国家0.7-0.9相比，相差0.4-0.5（沈振荣等，1995）,农作物水分生产率平均1.0kg/ m3左右，远远低于发达国家2.0k
16、g/m3的水平。在可用水资源总量难以改变的情况下，未来相当长的时期内，中国的缺水问题要通过节水来解决。在有效水的利用结构中农业是用水大户，我国的农业用水主要消耗于灌溉，灌溉用水量约占全国总用水量的80%以上。发展节水农业，是缓解我国水资源紧缺状况，促进水资源持续利用和农业持续发展的一项根本性措施，是解决21世纪我国人口高峰期16亿人的食物安全、生态环境改善等一系列重大问题的关键。发展节水农业的关键点在于大幅度提高水的利用率和水的生产效率。因此，从整体上提高农业用水效率是缓解我国21世纪水危机的根本性措施。3省内需求状况*省还没有设立旱作节水工程技术研究中心，以旱作节水技术为重点研究内容的研究机
17、构更是稀少，因此，在旱作节水技术的研究与推广方面，落后于相邻的山西、陕西等省份。*农科院从上世纪50年代开始确定了“以旱作农业研究为中心，以旱地作物新品种选育为重点”的指导方针，是全省第一个以旱作节水技术为中心研究内容的农业科研机构，多年来一直以旱作节水高效技术、节水栽培与耕作管理、旱作种植制度研究为重点，取得了一系列的科研成果，也培养和锻炼了一批旱作节水技术人才，近年来*省农科院资源与环境研究所和*农业大学也开始从事相关的旱作节水研究，主要集中在节水灌溉方面，还谈不上深入系统的研究。4本技术领域的成果及分布状况“七五”期间，国家旱农攻关专题对我国北方半湿润偏旱地区旱地农田土壤耕作技术体系进行
18、了探索，在晋东南地区提出麦田破除犁底层的深耕（松）法和秸秆覆盖的耕作措施，取得了很好的保墒增产效果；“八五”以来，在晋中豫西旱农类型区开展了保护性耕作体系及其配套机具的研究，总结提出适于同类型区的以少（免）耕为主的麦田和玉米地保护耕作技术体系，以及农艺与农机相结合的一些经验。如对于一年一作秋播作物（冬小麦）地采用伏前深松结合麦秸覆盖或免耕覆盖处理的和对于一年一作春播作物（春玉米）地采用少（免）耕秸秆覆盖或秋翻压秸秆结合秋施肥处理的一般较传统耕翻的产量提高，少（免）耕至少保持作物平产，因而减少了能耗和降低了成本，同时减少了水土流失和提高了水分利用效率。“九五”和“十五”期间，在豫西开展了水肥高效
19、调控及土壤水分适度开发研究，以旱作农田水分调控与开发研究为重点，进行了抗（耐）旱作物品种的选用研究、旱地小麦配方施肥技术研究、晒旱地蓄水保墒耕作技术研究、春甘薯地膜覆盖栽培技术研究和夏玉米节水、调水栽培技术研究。明确了小麦、玉米、甘薯、谷子等旱地作物的蓄水和耗水规律，并总结出了一次深耕早施肥、春甘薯调水管理、“123”保护性耕作技术模式等一系列行之有效的旱作节水耕作和栽培技术，促进了当地旱作农业的持续发展。“十一五”期间，国家设立主要粮食作物综合节水技术研究与示范，针对*省半干旱区的生态特点，以小麦、玉米为主，进行综合节水技术研究与示范，在*市孟津县进行了核心示范区与示范区建设，已取得阶段性成
20、果，为工程中心的新技术展示与示范提供了良好的平台与基础。5国内从事本技术领域研究、开发和设计等的优势单位及水平比较从国家的层面上讲，从事旱作节水研究的单位和人员主要集中在中国农科院和西北农林科技大学，随着国家对旱作农业的重视和投入支持力度的加大，越来越多的研究涉及旱作节水研究，国家已经成立了专业的旱作节水研究机构，国家旱作节水工程技术研究中心挂靠在中国农科院农业资源与农业区划研究所，干旱半干旱研究中心挂靠在西北农林科技大学。*农科院于1998年成立与中国农科院共建共管的中国农科院*旱农试验基地，2003年建成国家节水信息监测基准站，2005年被农业部命名为*旱地农业重点野外科学观测试验站，以旱
21、农新技术和新材料应用研究为重点，采用专项研究与综合研究相结合、田间试验与模拟试验相结合、试验研究与示范推广相结合的方法，进行了深松覆盖技术研究、少（免）耕覆盖技术研究、机械化少（免）耕模式研究、液态地膜、保水剂、土壤调理剂等新型材料应用研究以及作物抗旱性鉴定方法与指标研究等。1999年开始在孟津县送庄镇建立“*旱作农业田间试验观测场”，采用长期定位监测的方法，对高留茬深松和免耕覆盖的蓄水保墒、培肥地力、减少水土流失等应用效果进行了系统研究。2000年以来相继承担完成或在研的国家及省市科研项目12项，主持完成科技成果6项，撰写和发表论文40余篇。目前已在国内具有一定影响，成为我国旱作农业新技术研
22、究、人才培训、国内外学术合作与交流的中心和窗口。三、依托单位已具备的基本条件1依托单位基本概况项目依托单位*市农业科学研究院始建于1948年，现有职工180人，其中科技人员121人，有正、副研究员36人，助理研究员61人。改革开放以来，全院科技人员紧紧围绕调整和优化种植结构、增加农民收入这个主要目标，积极工作，潜心研究，广泛开展了主要农作物品种的选育和推广工作。常年承担国家及省、市重大科技攻关项目40余项，累计获得各级成果奖300余项（其中“八五以来80余项），有30多个农作物新品种通过国家或省级审定，这些成果转化后，可创社会效益130亿元。全所选育的旱地小麦品种数量占全省的60%以上。“洛旱
23、”系列小麦新品种、“洛薯”系列甘薯新品种已成为全省旱作农区的主栽品种；“洛玉”、 “洛单”系列玉米、“洛番”系列番茄新品种在全省亦颇有影响，为我省发展旱作农业提供了丰富经验。近几年来，国家和省有关部门投资1000多万元，在本所建成了设施一流的国家级*农作物品种区域试验站，中国农科院*旱地农业试验基地和国家土壤墒情检测基准站。先后与日本、美国、南斯拉夫、比利时、加拿大、墨西哥等6个国家的农业科研机构建立了长期技术交流和合作关系，被省科技厅授予第一个*省国际农业科技合作示范基地。突出成绩主要表现在以下3个方面： 旱作研究整体水平达到了国内先进水平。*市农科院针对豫西山区十年九旱产量低而不稳的特殊市
24、情，研究推广了一批以抗旱节水为主的技术成果，在丘陵旱区发挥了很大作用。全省已推广的13个旱地小麦品种中，就有11个是*市农科所主持培育的。其中旱作保持耕作技术（俗称“懒旱种植模式”），是2000年本所与比利时根特大学承担的中比国际科技合作项目，已在*推广50余万万亩，不仅改变了过去传统的种植模式，而且也为今后农业发展探索了一条稳产高产的路子。全所每年选育的旱作小麦新品种，除满足本地需要外，还可支持外地数百万公斤。各地专家一致认可，*农科所在旱作增产技术研究和作物抗旱品种选育方面达到了国内先进水平。为此，国家农业部把全国旱地小麦良种区试主持和全国小麦、旱稻抗旱性鉴定两大任务交给*市农科院承担。现
25、在，*农科院成为*省唯一的一家以旱农研究为中心的地市级农科所。围绕旱作农业研究，广发开展对外合作与交流。上个世纪九十年代以来，围绕旱作农业研究，*市农科所先后同国际小麦、玉米改良中心以及比利时、美国、日本、荷兰、加拿大、南斯拉夫等国家的农业部门建立了长期的友好合作和交流关系。本所曾邀请这些国家的50多名学者和农业专家来*考察与技术交流。本所还陆续派出8名专家出国进行培训、讲学和技术合作研究。并从国外引进粮食、蔬菜、花卉、油葵等农作物新品种上千种。其中有20个新品种已在本地推广应用。特别是油葵的引进与种植，填补了*省同类作物种植的空白，为发展旱区作物提供品种和经验。被*省科委授予全省“第一个国际
26、农业科技合作示范基地”。以旱作节水技术研究为中心，招商引资和重大项目争取获得突破。按不完全统计，已累计从国家和有关部门引回各类资金 1000多万元。先后争取到国家在*实施的13个重大科技项目和6个重大工程项目。8个重大科技项目是：国家科技支撑计划项目（*省半干旱区主要粮食作物综合节水技术研究与示范）、国家科技支撑项目（作物品种抗旱丰产性鉴定与应用研究) 、国家“948”项目（节水农作制度关键技术引进与创新）、国家科技成果转化项目（国审小麦新品种“洛旱7号”配套技术研究与示范）、中比国际合作项目（旱作农业保持耕作技术体系研究）、中南国际合作项目（南斯拉夫油葵的引进、研究与应用）、国家“948”项
27、目（旱地小麦增产关键技术的引进与应用）、国家科技攻关项目（旱地小麦专用品种选育及旱地水肥偶合模式研究）、国家成果转化资金项目（小麦新品种“洛旱2号”旱地保持耕作技术研究与应用、“洛玉1号”、“洛玉2号”玉米新品种的选育）、国家粮食丰产科技工程项目（小麦、夏玉米抗灾培肥一体化研究与示范）、国际小麦玉米中心 “水和粮食挑战计划项目”（*丘陵旱作区保护性耕作技术研究与示范）。6项重大工程项目即中国农科院旱作农业试验基地、中国农科院土壤水分野外观测站、中国农科院国家小麦核心种质试验基地、农业部国家农作物区域试验站、国家节水信息监测基准站、全国重点地市级农科所建设等。通过国家重点科技项目和重大工程项目的
28、实施，不仅大大改善了农科院科研条件、生产条件、居住环境，而且也大大提高了科技创新能力。2科研成果（4）.基础数据积累情况相继收集土壤、气象等基础数据，积累了有关作物、土壤、大气等方面的研究试验数据。这些材料目前均准确、完整的入档保存。完成了基地内140个试验池0-200cm深基础土壤背景样品的采集分析工作，共采集样品1540个（每区11个样品）。完整收集了基地所在地区10余年2730个气象数据及完整的自动气象站与基准站数据。积累了国家“八五”以来10余年豫西旱区不同种植制度、不同耕作制度及不同作物0-200cm深土壤水分长期定位测定数据，以及6年黄土坡耕旱地不同保护性耕作下0-200cm水分及
29、养分，0-120cm深土壤水势数据，不同保护性耕作下田间观测与模拟降雨条件下土壤、水分、养分侵蚀资料。利用干旱棚连续进行了10多年的旱地冬小麦不同品种的抗旱性鉴定资料；国家黄淮中晚熟旱稻抗旱性鉴定材料，旱区不同降水年型下水肥耦合试验及旱区水肥耦合试验材料。旱农新技术、新材料示范推广应用资料。近几年来以抗旱作物品种载体，相继进行了旱农新技术：覆盖技术（秸秆覆盖、地膜覆盖及液态地膜等）；耕作技术（深耕、少耕、沟播、深松、免耕等）；旱农新材料（保水剂、肥料添加剂、肥料增效剂、缓释肥、土壤调理剂等）的研究与应用，同时也积累了相关研究材料。3科研队伍情况（所有人员、管理人员、专业技术人员、技术工人，以及
30、各自所占的比例）现有职工180人，其中专业技术人员121人，占总人数67%，有正、副研究员36人，助理研究员61人；管理人员15人，占总人数8%；技术工人43人，占总人数25%。专业从事旱作节水研究的技术人员11人，其中高级技术人员4人，中级6人。从事旱地作物新品种选育及利用的相关人员20余人。比利时、墨西哥、中国农科院等国内外来访从事客座研究或合作研究的10余人。4科研条件平台建设（科研基地面积、中试基地面积、仪器总值、中试生产线等）*市农科院与旱作节水相关的科研用地200余亩，在孟津建有长期试验用地50余亩，示范基地1000亩。相关仪器设备600余万元。（1）.主要试验观测仪器装备有功能齐全的水分实验室、养分实验室和生理实验室，科研设施在国内同类研究中居一流水平。此外，还有相配套的后勤服务设施，配备有学术报告厅、会议室、计算机室、业
