农田水利研究的现状 及发展方向

1. 农田水利研究的现状及发展方向 武汉大学 水利水电学院 水利系 杨 金 忠 农田水利综合试验场

2. 汇报内容 一、研究现状分析 二、近年来的主要研究成果 三、农田水利的发展方向 四、机遇和挑战

3. 一、研究现状分析 1. 研究课题分析 2. 研究内容分析

4. 1. 研究课题分析_研究课题来源（96年以来）

5. 1. 研究课题分析_研究课题来源（96年以来） • 研究以纵向科学研究为主，纵向项目是横向项目的两倍 • 基金项目在研究经费和项目个数最多，体现科学研究的水平和实力 • 国家项目主要是“863”、国家攻关。部级的项目偏少，应进一步增进和相关部的联系 • 横向项目以规划设计为主。面宽，内容丰富，是联系实际、解决实际问题的重要环节 • 平均每人每年的科研经费7－8万元

6. 2. 研究课题分析_研究方向

7. 2. 研究课题分析_研究方向 • 在所有类型的项目中，节水灌溉都是重要的研究内容 • 基金项目、国家项目和国际合作项目，偏重于节水和环境 • 部委级项目和横向研究课题偏重于实用性的项目和规划设计

8. 二、 近年来的主要研究内容 1. 水稻节水灌溉 2. 旱作节水灌溉 3. 水环境与水资源 4. 排水标准 5. 大型灌区改造 6. 国际合作项目

9. 1. 节水灌溉_水稻节水灌溉 • 水稻水分生产函数及稻田不充分灌溉原理研究（基金） • 水稻水分生产函数时空变化规律的研究（基金） • 水稻灌区节水灌溉技术的不同尺度影响（基金） • 水稻高效节水灌溉技术与原理及其水肥运移规律研究（基金） 主要典型研究课题

10. 1. 节水灌溉_水稻节水灌溉 • 比较全面、系统地提出了我国南方及北方早、中、晚稻的水分生产函数 • 提出了我国南方和北方典型地区不同水资源条件下的水稻优化灌溉制度 • 在国内外首次提出了水稻水分生产函数与主要气象因素相关的数学模型 • 探索了水稻水分生产函数随时、空变化的规律，提高了点上短系列生产函数试验成果的实用价值 主要研究成果

11. 1. 节水灌溉_水稻节水灌溉 主要研究成果 • 揭示了水稻中、早期受旱复水后，耗水及生长的“ 反弹”效应，提出了充分利用此效应的节水、丰产灌溉理论与方法 • 水稻生产函数、优化灌溉制度的研究成果被山西、河北及广西稻田应用 • 以此研究为基础，进一步开展了与欧盟、美国、澳大利亚、国际水稻研究所等地区、国家和国际组织在水稻节水领域的国际合作研究

12. 1. 节水灌溉_旱作节水灌溉 • 农田节水灌溉的增产及环境影响效应的应用研究（基金） • 主要粮食作物的生产函数、灌溉模式及墒情监测（基金） • 宁蒙河套灌区水平衡机制及耗水量研究（基金） • 田间保墒理论与应用研究（基金） • 节水灌溉与农业综合技术（95） • 鄂西北山丘区农业干旱问题研究（基金） 主要典型研究课题

13. 1. 节水灌溉_旱作节水灌溉 • 丰富和发展了农田水循环和转化理论，不同覆盖条件下的覆盖保墒理论 • 提出了冬小麦－玉米一体化的节水高产栽培技术、冬小麦的喷灌增产模式 • 提出具有时域稳定和地域适应的作物生产函数，建立了旱作区的水、肥耦合的作物生产函数 • 提出的一体化栽培技术与喷灌结合的灌溉模式在31万亩农田上得到了大面积推广 主要研究成果

14. 2. 水环境及水资源 主要典型研究课题 • 劣质水资源化与灌溉技术（863） • 再生水高效安全灌溉利用技术（863） • 地表、地下水污染基本规律及预测数学模型研究（基金） • 污染物通过区域饱和—非饱和土壤的运动理论（基金） • 污水灌溉中污染物转化运移规律的基础研究（基金） • 排水条件下化肥的流失及其对环境的影响（基金） • 西北水资源承载能力与生态环境保护研究（95） • 西北干旱区盐碱地改良排水多准则优化设计模型研究（基金） • 南水北调受水区水资源系统运行管理研究

15. 2. 水环境及水资源 主要研究成果 • 研究了污水灌溉技术方法，提出了污水灌溉中污染物的转化运移理论和模型 • 研究了化肥的利用和流失，提出了氮素流失的模拟方法和控制减少氮素流失的方法 • 根据土壤和介质特征随机分布的特征，研究了溶质在非饱和介质中运移的基本方程和基本理论 • 研究了西北典型地区水资源的开发利用对于灌区生态环境的影响

16. 3. 排水标准 • 控制排水田间工程及水管理成套技术(948) • 农田地下排水动态水管理模拟模型研究（基金） • 涝渍灾害防御技术（95） 主要典型研究课题

17. 3. 排水标准 主要研究成果 • 引进国外的自动给水栓技术，提出了技术要点，建立了自动化和现代化的试验示范区 • 提出了涝渍兼治的排水指标，根据涝渍兼治的理论，提出排水系统的设计方法和设计标准 • 提出利用累计地下水埋深SEW和受抑制天数SDI为指标的排水标准 • 探讨了水旱连作条件下，同时考虑农田水分状况和排水水质的排水设计标准及排水规格的确定方法和步骤

18. 4. 大型灌区节水改造 • 内蒙（河套） • 河南（鸭河口，南湾等） • 广东（高州，青年运河等） • 湖北（颜家台，洪湖，东风，浠水，莲花池） 主要课题

19. 4. 大型灌区节水改造 • 锻炼了教师解决实际工程问题的能力 • 研究了内蒙河套灌区的秋浇灌溉和不同形式的井渠结合问题，为河套灌区的节水改造提供有力的支持 • 了解了全国灌区发展的现状，掌握了我国灌区的基本特征和存在的主要问题 主要成果

20. 5. 国际合作 • 黄河节水策略（欧共体） • 中国水稻节水灌溉技术及其影响（澳大利亚） • 提高水稻灌区水分生产率的研究（澳大利亚） • 遗传水法理论及应用研究（香港） • 水稻灌区灌溉系统控制理论及其应用（澳大利亚） 主要代表性课题课题

21. 5. 国际合作 主要成果 • 拓宽了进行农田水利科学研究的资金渠道，提高了学科在国际同类研究中的相互了解 • 锻炼了一批年轻学者，提高了国际合作和国际交流的能力 • 根据黄河上游和下游两个不同类型灌区的观测和试验，参与提出了节水的途径和相应技术方法，初步建立了节水灌溉的决策支持系统

22. 三、农田水利研究的发展方向 1. 节水灌溉基本理论 2. 农业水环境 3. 农田水利信息化技术 4. 农业节水技术方法 5. 水政策

23. 1. 节水灌溉基本理论（水、盐、作物） 水分及盐分运动的基本理论研究 • 农田土壤水分的转化问题与农田水分的有效利用 • 水热和溶质的耦合运移 • 土壤-植物-大气连续体中的水热运移 • 水肥交互作用机理研究 • 土壤水分及溶质运动的随机模型

24. 1. 节水灌溉基本理论（水、盐、作物） 水分及盐分运动的基本理论研究 • 土壤水分及溶质的优先流 • 土壤水参数的测定和确定 • 土壤水参数的空间变异性 • 尺度效应问题的研究，节水灌溉技术的不同尺度影响

25. 1. 节水灌溉基本理论（水、盐、作物） 节水灌溉条件下的需水规律 • 作物受水分胁迫条件下需水规律的研究 • 间作套种条件下作物的耗水规律研究 • 非充分灌溉制度的研究，优化灌溉制度 • 淡水和微咸水交替灌溉条件下灌溉制度研究 • 微咸水的开发利用技术 • 水分供给状况对农产品品质影响研究

26. 2. 灌溉用水的循环机制，GSPAC系统的研究 • 灌区水量的循环机制（地表、地下、转换、生态） • 作物耗水机理及作物耗水量的预测分析理论 • 水资源合理开发利用技术（调度、优化、分配） • 井渠结合措施及对于水循环的影响（井渠结合与渠道防渗，井渠结合与地下水利用，井渠结合模式、井渠开采量比例） • 季风气候区的雨水利用和城市雨洪利用 • 不同尺度水循环过程的耦合 • 利用遥感遥测技术辨识作物、土壤含水量等区域农田数据的理论与技术

27. 3. 农业水环境 农田区域水环境 • 非点源污染方面的研究，人类活动对地下水环境影响的预测 • 劣质水灌溉对农田环境影响 • 节水灌溉对区域水资源循环体系和大田作物生态环境影响研究 • 区域水资源开发和灌溉对于区域生态环境的影响

28. 3. 农业水环境 劣质水利用及环境问题 • 劣质水灌溉技术方法和理论（标准，保障技术） • 排水条件下的养分流失和转化 • 污水处理和利用相接合的综合技术及污染物转化理论 • 地下水及土壤的污染及修复技术（物理、化学、生物、电动、P&T）

29. 4. 农田水利信息化技术 • 信息技术：水利信息的采集、传输、存储和处理，网络技术、3S技术等，发挥多学科的综合优势，充分利用现有的资源和设施建立农田水利工程软件开发基地 • 农田水利模型：灌溉排水的均衡、预测、优化、分析、模拟、仿真、规划、设计等应用模型，逐步形成灌区及地区灌溉管理的决策支持系统 • 数据库建设：需水、耗水、灌溉水资源、作物分布及种植、地理、社会、经济、地表水资源、地下水资源；已建和在建的灌排工程；用水、供水、耗水、污废水排放信息，实时监测、信息的规范化和标准化

30. 5. 农业节水技术方法 • 不同尺度下农田墒情预报方法 • 精细农业。即对灌水位置、灌水时间、灌水数量、灌水成分、空气湿度和土壤墒情进行自动监控，科学管理 • 现代灌水技术 • 土壤保水剂及作物蒸腾调控技术 • 旱地（雨养）农业的水分利用技术 • 地面灌溉技术。激光控制平地、水平畦田灌溉技术、田间闸管灌溉系统。

31. 5. 农业节水技术方法 • 渠道防渗技术与防冻胀技术：材料的研究，模式，技术措施，养护 • 控水、量水技术：低水头、高精度、自动化、低造价的量水设备，自动闸门，灌区的上游控制和下游控制技术 • 海水的淡化和利用技术 • 回归水的拦蓄和利用技术 • 人工降雨的催化和利用技术 • 输配水自动量测及监控技术

32. 6. 水政策（水价、水管理、机制） • 水权、水价的形成机制以及效益补偿机制 • 农业节水效益和投入机制的研究 • 灌溉用水水价调整机制及其对于节水和农业的影响 • 农业节水灌溉的法律法规保障体系

33. 四、我校农田水利科学研究应掌握的机遇

34. 机遇和挑战 • 目前和其余学校和研究单位在同一个新的起跑线上，无形资产优势和地理位置的劣势 • 充分利用新学校管理体制的契机，加强和专业领导部门的联系，拓宽发展途径 • 利用新武汉大学的多学科门类的优势 • 3S系统 • 经济、法律 • 充分发挥已有优势，优化学科结构 • 强项：基本理论，节水灌溉 • 加强：环境，排水，灌溉技术 • 发展：信息技术，水政策

35. 以上报告仅根据本人掌握的有限资料和比较熟悉的专业范围而得到的初步看法，不妥之处敬请批评指正。以上报告仅根据本人掌握的有限资料和比较熟悉的专业范围而得到的初步看法，不妥之处敬请批评指正。 谢 谢！