《关于全面构建节水制度政策体系的意见》明确提出建立健全农业节水增效制度政策体系,其中,建立健全节水技术及服务体系是重要内容。当前,我国农业节水有哪些关键技术和创新成果,如何突破瓶颈制约,未来重点开展哪些技术攻关,如何提升节水灌溉服务能力?围绕这些问题,记者专访了中国灌溉排水发展中心灌溉排水处处长顾涛和中国水利水电科学研究院水利所所长张宝忠。

问:农业节水对我国有着怎样的意义?当前,我国农业节水有何成效?

顾涛:我国水资源总量位列世界第6位,但人均水资源量仅为世界平均水平的1/4至1/3,资源性缺水、工程性缺水、季节性干旱同时存在。我国农业用水占国民经济用水总量保持在60%以上,是最大的用水户,有巨大的节水潜力。农业节水一方面改变了粗放的灌溉方式,同样的水量保障更多的农田农业生产,实现粮食增产;另一方面精准灌溉、水肥协同等技术,促进传统农业向现代农业转变,实现农业的提质增效。我国农业节水发展稳定、健康有序,大中型灌区节水配套改造持续推进,东北节水增粮、西北节水增效、华北节水压采、南方节水减排等高效节水灌溉呈区域规模化发展。农业用水效率持续提升,在主要农作物稳产高产前提下,实现农业用水基本不增加。

张宝忠:农业节水增效在我国的发展取得了巨大成效。一是用水效率大幅度提升。我国耕地灌溉亩均用水量从2014年的402立方米下降到如今不到350立方米,农田灌溉水有效利用系数从0.53提高到0.58,农业用水总量下降了约220亿立方米。二是保障国家食物安全和农产品有效供给。全国耕地灌溉面积近30年来增加了3.27亿亩,据测算,灌溉对我国粮食产量的贡献率超过40%。三是促进区域农业可持续发展和生态环境改善。例如:西北地区的生态修复效果日益显现,华北地区的地下水超采得到明显遏制,南方节水节能和绿色减排的农业生产新模式逐渐形成。四是推动了农业现代化和节水产业的快速发展。高效节水灌溉技术的大规模应用为发展集约化高效农业创造了有利条件,人工智能、生物信息等前沿技术在农业节水中的大量应用催生出智慧节水、智慧灌溉和数字孪生灌区建设等新业态新模式,促进了节水产业的变革和新质生产力发展。

问:当前我国农业节水有哪些关键技术和创新成果?其优势体现在哪些方面?

顾涛:在理论研究方面,围绕作物生长与需耗水规律、水肥耦合、渠系输配水动力学和动态调控理论等方面形成了多学科融合、多方向突破的成果,并逐步形成了田块、灌区、区域的多尺度“水-土-粮-生”理论研究成果。在关键技术与设备研发方面,高性能滴头和喷头、适合中国国情的大中型喷灌机、高效率制造装备等“卡脖子”产品和装备等全部实现国产化和系列化,中国也以超过1亿亩的微灌规模,位居全球第一。在节水管理能力提升方面,计量、监测、自动控制、智慧管控等关键设备研发成果斐然,量水设备、自动控制闸门、电磁阀、节能高效水泵等实现关键技术自主知识产权,并得到广泛推广应用。在技术示范推广应用方面,通过国家科技项目持续推进技术攻关与应用,水利部也适时发布了四批《国家成熟适用节水技术推广目录》,指导各地因地制宜推广应用84项节水灌溉技术。

张宝忠:在农业节水基本理论、高效节水灌溉技术研发、农业节水关键设备研制、农业水资源调控等方面取得丰富创新成果,优势主要体现在三个方面。一是通过成功研发节水抗旱新品种、节水高产新技术和智能控制新模式,系统推进农业节水技术的集成创新,提升了灌溉效率与作物水资源利用率。二是通过开发高效节能灌溉设备及相关材料,实现农业节水装备的重大突破,在多种气候条件下实现精准灌溉和农业节水。三是根据各地区水资源与产业特性,构建适应不同作物类型的节水技术集成模式,显著提高水资源利用效率并推动可持续农业发展。

问:未来我国灌溉科技和装备应重点攻关哪些“卡脖子”技术?

顾涛:目前,我国灌溉装备制造在一定程度上摆脱了完全依赖进口、仿制改进的状况,但与国际先进水平存在一定差距。一是产品装备优化设计理论与核心方法仍需加大科技攻关,目前我国装备全程数字化设计模型模拟精度比国际先进水平低5%～10%。二是高端产品核心技术部分存在空白,高精尖节水产品装备性能与国际先进同类产品仍有较大差距,数字孪生灌区平台系统集成芯片、适本高效的压力补偿片式灌水器、比例施肥泵、大型变量灌溉喷灌机等仍然缺失。三是节水产品制造装备水平亟待提升,节能、降噪、高效、绿色的制造装备急需突破,应加强对复杂水质与肥料耦合作用下高抗堵、耐腐的灌水器设计制造的研究。

张宝忠:未来我国的灌溉科技创新应促进农业节水向智慧化、精准化、无人化方向转变。重点攻关这几个方面。一是在输配水环节,重点突破精准量测技术实现农业节水的智慧管控。我国在输配水系统精准量—测—控、智慧管控产品与装备等领域与国外先进水平存在显著差距。对基于农业水信息感知、农业耗用水过程认知、农业供水决策的农业高效用水智慧调控技术难题进行攻克;基于精准量—测—控的智慧管控平台进行自主研发,该平台是农业节水智慧管控的主要研究方向。二是在需耗水环节,重点突破作物高水效表型高通量监测与靶向调控水效率提升等关键技术。我国目前已形成灌溉农田作物生命需水过程监测与模拟方法,建立旱作农田适水种植决策方法与旱地粮棉作物抗旱种植模式。未来,我国应重点攻克作物生命需水信息高通量感知与智能预报系统,研发作物高效用水生理与品种鉴选、农艺适配技术,北方旱区重点突破雨水绿色高效利用等关键技术,实现更为精准的作物生命需水靶向调控,实现精准、高效、可持续的作物生产系统设计。三是在灌溉用水环节,重点研发高性能压力补偿滴灌灌水器与不影响农机作业的高性能地埋伸缩式出水桩等节水灌溉产品。例如:适宜我国复杂水源的滴灌系统灌水器堵塞控制技术体系,与作物种植方式、气象因素和冠层结构适配的大型喷灌机及配套装置,适于山丘区坡地均匀灌溉的关键装备等。

问:我国在农业节水技术与服务体系建设方面进展如何?农业节水技术推广还存在哪些问题?

顾涛:各地逐步构建了“产学研用”相结合的技术与服务体系,以灌区、灌溉试验站、农技推广中心、新型农业经营主体等为载体,开展农业节水技术推广应用,培养节水服务组织,强化工程管护,提供节水灌溉等服务。近年来,农业节水技术逐渐向集成技术应用转变,田间用水向水肥一体化转变,工程管护和技术服务向多元化、专业化、社会化转变。

从发展角度看,农业节水技术推广还存在着一些问题。一要进一步加强灌区骨干工程节水改造与田间节水灌溉技术升级。二要进一步完善节水灌溉工程长效管护机制,骨干工程专业化管护、田间工程社会化服务的技术服务体系仍需进一步的探索。三要进一步激发农业节水的内生动力,在节水效益转化、水权水市场机制上加大研究力度。四要加大“水-土-盐-粮-生”统筹力度,西北等部分水资源紧缺地区系统治理不到位,单纯追求节水效果,存在生态效益受损风险。

问:如何进一步构建多层次、全方位的节水灌溉服务体系?

张宝忠:需以“技术链条”为支撑、“模式链条”为纽带,实现技术创新与机制创新的深度融合,推动节水增效由单点突破向系统集成转变。

在技术链条构建方面,要强化“试验—示范—推广—保障”的闭环体系。一是以国家灌溉试验站网为核心,联合地方农业科研机构,建立区域性节水技术适配性试验平台,将节水技术本地化,形成“一站一策”的技术解决方案库。二是健全技术推广服务体系,优化基层农技人员配置,打造“县有专家、乡有骨干、村有能手”的三级技术队伍。三是强化政策与金融协同保障,建立稳定的财政投入机制,推动银行开发“节水贷”专项产品,试点“节水设施保险”,形成财政引导、金融撬动、多元投入的良性格局。

在模式链条创新方面,要构建“主体协同、奖惩分明、分级共治”的运行格局。一是立足农业经营主体多元化,形成“农户自主灌溉+合作社代灌+企业托管”的梯度服务模式,引导社会力量参与灌溉运维,推动由“卖水”向“卖服务”转变。二是完善节水激励与监管机制,严格执行用水定额管理,推行分类、分级、分档的水价政策,对节水成效突出的主体给予水权奖励或水费返还。三是构建分级管理体系,明确跨区域干渠及交界口由政府统一调度,确保水资源分配公平,支渠及田间工程推行村组共治共享,强化基层组织与农户的节水意识。