中國旱區節水農業研究院

其目標是：面向全球，以乾旱半乾旱地區為重點，揭示作物生命健康需水過程，探索水、土、氣、生互作機理，研究降雨徑流生態調控，開發節水灌溉技術與裝備，研究作物羣體用水優化，創新區域水土資源管理理念與方法，集成旱作與灌溉農業技術，構建旱區節水農業技術體系，建立區域農業高效用水模式，發展旱區節水農業理論，支撐引領旱區現代農業發展，為人類生存與發展做貢獻。

研究院整合了西北農林科技大學乾旱半乾旱及節水農業研究領域相關的科技資源，承擔作物高效用水國家工程實驗室、國家節水灌溉楊凌工程技術研究中心、旱區農業水土工程教育部重點實驗室、農業部旱地作物生產與生態重點開放實驗室、農業部西部旱區節水工程重點開放實驗室和陝西省現代節水農業工程技術研究中心等國家、省部級研究基地的建設與管理。

研究院設立有作物需水調控、節水耕作栽培、節水灌溉技術、水土資源管理四個研究所。農田集雨與高效利用研究、節水灌溉技術與設備研發在國內佔有重要地位；作物需水量、作物水分生理、抗逆耕作與栽培研究在國內有明顯優勢。

研究院實驗條件優越，擁有一批先進的儀器設備。如高精度蒸滲儀、離子色譜儀、光合作用測定系統、渦動開路相關係統、植物生理監測系統、波紋比系統、土壤水分測定系統、自動凱氏定氮儀、PF高速離心機、混凝土快速凍融試驗機、植物根系生長監測系統等。自制或研製的大型實驗裝置有20餘台套，如土壤水溶質遷移實驗裝置、日光温室大棚、大型移動遮雨棚、大型實驗土槽、大型測坑等。儀器設備和實驗設施有專業的實驗人員管理，開放使用，是從事旱作節水農業研究的理想平台。

研究院已初步組建了一支從事旱區節水農業研究的高水平科研團隊，其中有院士1人、國家“新世紀百千萬人才工程”入選者2人、國家“863”節水農業專家組組長1人、教育部高校青年教師獎獲得者1人、教育部“新世紀優秀人才支持計劃”入選者2人。老中青結合，以中青年為主，朝氣蓬勃、富有創新能力。

研究院將積極探索科學研究與平台建設、隊伍建設、人才培養一體化互動運行機制，通過創新，將研究院建設成為我國旱區節水農業技術創新性研究、新技術培育和高水平人才培養的重要基地。

作物高效用水國家工程實驗室 ^[2] 

國家節水灌溉楊凌工程技術研究中心 ^[2] 

旱區農業水土工程教育部重點實驗室 ^[2] 

農業部西部旱區節水工程重點開放實驗室 ^[2] 

農業部旱地作物生產與生態重點開放實驗室 ^[2] 

陝西省現代節水農業工程技術研究中心 ^[2] 

農業部作物高效用水重點實驗室 ^[2] 

一、節水博覽園概況 ^[3] 

陝西楊陵地處關中平原中部，是我國著名的農科城和唯一的國家級農業高新技術產業示範區。西北半濕潤渠灌區節水農業——課題核心實驗示範區就位於楊陵西南部，緊鄰渭河，佔地310畝。博覽園園內聚集了國外60%、國內80%的節水設備和幾乎所有的節水技術。博覽園集科普、研究、旅遊於一體，是西北農林科技大學及周邊中小學的教學實習基地，同時承擔着國家和陝西省多項課題的試驗研究任務，還是楊淩示範區農業科技觀光的景點之一，在國內已是具有相當知名度的科技園區。

二、規劃指導思想

以科研為核心建立國內一流水平的節水農業科研平台，進行開放式合作研究活動，承擔國家和地方的重大農業節水課題，培養高級、中級研究人才。

同時以市場為嚮導，實現節水農業成果的轉化示範，並向全國推廣。作為楊凌農業科技觀光景點之一，核心示範區將加強科研平台的特色建設，積極向外展示節水農業科技，即發揮其科普功能，又為節水核心示範區爭取創收，力爭在核心示範區實現人才、技術和經濟的良性循環。

三、規劃原則

1、核心示範區必須建成以科研為重點和特色的研究基地

核心示範區在整體規劃上要能承擔國家和地方的各種節水農業研究課題，特別要為渠灌類型區節水農業研究服務，要嚴格按照科研的要求設置園區功能模塊，佈設長期定位和半定位觀測點，配備高標準儀器設備，培訓高水平的試驗觀測人才，使其成為國內一流的節水農業科研平台。

2、核心示範區要充分體現節水灌溉技術與設備的豐富性、先進性

核心示範區內規劃的節水灌溉技術與設備要有示範、教育、推廣功能。核心示範區應建成國內一流的節水灌溉技術與設備展示基地、節水灌溉知識學習、參觀基地和多種節水灌溉技術與設備的宣傳、推廣中心。

3、核心示範區規劃要注重節水灌溉的經濟效益

先進的節水灌溉技術與設備必須與經濟效益掛鈎，體現節水技術、工程技術、生物技術、自動化技術等多學科滲透與有機結合，以取得最大的產投比為目的。

4、核心示範區與周邊環境形成和諧

規劃要做到，與楊淩示範區總體發展規劃相一致；與示範區功能分區相結合；與示範區城市建設相協調。將核心示範區建成我國第一個高效節水灌溉農業觀光園。

5、核心示範區建設體現綜合性

它不僅包含各種節水灌溉技術和設備，同時要利用楊凌現有科研教學單位的技術、人才優勢，使核心示範區整體景觀體現園林藝術，充分反映節水灌溉技術與理論，形成花卉業、林果業、育種業、蔬菜、觀光旅遊業、教育等多產業的綜合實體。

6、重視核心示範區產業持續發展

利用楊凌農業科技的優勢，結合科研、教學項目，開展與節水灌溉有關的科學試驗，在園區不斷推出新成果，為核心示範區不注入新的能量，提高核心示範區的活力。

四、規劃目的、目標

目的：充分利用西北農林科技大學的綜合技術優勢，抓住國家重視農業的機遇，將核心示範區建成一個具有一流水平的節水農業科研平台、節水科學野外定位觀測站，節水農業成果展示與轉化平台。

目標：針對我國節水灌溉技術與設備發展狀況，以及國家對節水灌溉事業的要求和廣闊的農業市場需求。通過本規劃的實施實現以下目標：

1、實驗研究：建成的研究平台可進行國內外合作研究、節水新技術、新設備的研發能培養節水高級人才，承擔國家和地方的節水重大項目。

2、技術展示：面向用户，展示國內外先進節水技術和設備

3、技術傳播：面向用户與企業，架起科技與經濟的橋樑，將現有科技成果快速轉化為生產力。

4、科普教育：面向中小學生、青少年，學習節水基礎知識

5、科技旅遊：面向社會公眾，喚醒節水意識，建立節水型社會

五、規劃佈局設計

整個核心示範區佔地310畝，根據“西北半濕潤渠灌區節水農業綜合技術體系集成與示範”課題合同規定和實施方案，該核心示範區的功能包括節水技術試驗、篩選、示範，按照這些功能我們將整個核心示範分為三個功能區，即技術與設備展示區、節水試驗研究區、節水產業示範區。技術與設備展示區主要是展示國內外先進的節水技術與設備,供用户參觀，以此推廣節水技術和設備，同時也驗證這些節水技術與設備的適宜性、可靠性、實用性，以便進一步改進。試驗研究區主要是進行節水農業綜合定位試驗和人工模擬降雨試驗，作為長期野外科學試驗站的資料積累，並承擔“西北半濕潤渠灌類型區節水農業綜合技術體系集成與示範”課題的節水技術篩選，包括保墒灌溉試驗，聚流栽培試驗，渠道防滲試驗、生物節水、化學節水等綜合技術試驗，種植的作物主要有玉米、小麥、果樹及蔬菜。產業示範區主要是將節水與生產結合，形成可出售的產品，目標是獲得較大的水分生產效率,以示範的形式輻射推廣節水技術模式。

楊陵水土保持實驗站 ^[4]  位於八百里秦川腹地，國家楊凌高新技術示範區境內，後河右岸，東經108°—108°07，北緯34°—34°20之間。屬大陸性季風氣候，多年平均氣温為13℃，極端高温42℃，極端低温-19.4℃，多年平均降水量610.2毫米，平均蒸發量1505.3毫米；最大積雪厚度23釐米，最大凍土深度24釐米，主導風向為東風和西風，最大風速21.7米/秒。

該站所在地區北靠黃土高原，南臨渭水，北高南低，海拔431～559米，平均坡度1.12%，以渭河一、二、三階地為主體。土地肥沃，灌溉條件好，北部土層深厚，植被好，南部地下水位較淺，適宜於農作物生長和興辦高科技產業。

該站位於楊凌五泉嶺後，於2001年建成，2003年正式投入使用。試驗站共有24個標準野外實驗小區，坡度分別為10度和20度，每個小區投影面積為5m×20m。每次降雨後的徑流、泥沙狀況採用三級徑流桶監測，同時定期監測小區土壤水變化狀況。集雨試驗通過監測每個試驗小區的徑流、泥沙狀況，分析評價不同坡面徑流調控措施對徑流、泥沙的影響，為研究坡面徑流調控新技術提供依據。

楊凌是我國唯一的國家級農業高新技術產業示範區，剛剛起步建設，多種農業開發項目正在籌劃興建，昔日的農村小鎮正飛速向城市化發展，由此引起的水土流失也隨城市化建設日趨嚴重，各種典型的城市化水土流失形式並存，同時又是典型受人類活動影響的水土流失嚴重區。該區土地類型多樣，資源豐富，對於開展水土保持與生態環境建設科學研究和試驗示範具有典型代表性。

以調控地表徑流減少水土流失為目標，以城市及小流域生態系統為單元，研究黃土區生態環境特徵及演變規律。重點探求水土流失規律及其對生態環境的影響；水土保持型生態農業系統結構功能及調控原理；研究合理開發、利用農業資源，改善生態環境，恢復、重建退化生態系統，提高系統整體功能的途徑和措施，為黃土高原水土保持與生態環境建設，退化生態系統重建，建立穩定、高效、持續發展的農業生態系統提供科學依據、途徑和模式。同時建成區域土壤侵蝕，水土流失治理及複合農業生態系統長期定位研究，試驗示範基地和人才培訓基地。

· 國家“863”重大專項2項

· 國家科技攻關專題3項，課題1項

· 科技部西部專項1項

· 國家自然科學基金3項

· 國際合作項目1項

· “973”專題1項

· 中國科學院知識創新項目1項

一、成立背景

黃土高原地區面積64萬km2，佔國土面積的1/15，人口約1億。由於水土流失和乾旱缺水兩大瓶頸的限制，使該區域成為我國生態最為脆弱和經濟最為貧困的地區之一。統籌解決這兩大瓶頸是實現黃土高原地區生態健康、經濟發展的根本。建國以來，國家一直對黃土高原綜合治理與開發非常重視，並投入了大量的人力和財力，尤其是退耕還林（草）工程實施以來，區域生態建設取得了重大成效。但由於退耕還林（草）工程主要是依賴於國家政策補貼來推動，生態環境建設與農民增收沒有得到同步協調發展，一旦國家補貼停止，農民積極性和自覺性將難以保持，退耕還林（草）工程也將難以持續發展。如何依靠科學技術大力發展現代農業，同步解決生態建設與農民增收問題，促進社會主義新農村建設，是該區域迫切需要解決的重大戰略問題。 ^[5] 

陝西省榆林市北部風沙區是我國重要的能源重化工基地，南部黃土丘陵溝壑區是典型的雨養農業區，南北經濟發展極不平衡。2007年北部風沙區神木縣財政收入高達47.57億元，而南部丘陵溝壑區佳縣僅為0.10億元，二者相差475倍。在南部丘陵溝壑區充分利用有限降水資源，結合區域優勢產業，大力發展生態型現代農業，是實現榆林區域經濟全面統籌、協調與持續發展的戰略選擇。

紅棗是榆林市的傳統特色果品，國家退耕還林（草）工程實施以來，山地紅棗面積達到100萬畝，已經成為南部丘陵溝壑區的重要產業。但是由於嚴重乾旱缺水，生產效益不高，平均畝產僅為150公斤左右，只有其生產潛力的15%左右。

基於上述背景，結合多年研究基礎，在國家科技支撐計劃與“863”計劃，以及陝西省和榆林市重大科技計劃支持下，我們在陝西省榆林市南部丘陵溝壑區米脂縣銀州鎮孟岔村結合區域特色紅棗產業的發展創建了“黃土高原山地紅棗集雨微灌工程技術研究基地”。

二、基礎設施

該基地擁有米脂孟岔580畝山地紅棗核心示範基地，其中野外試驗基地100畝；擁有子洲楊大溝、清澗店則溝、清澗牛家灣、綏德四十里鋪、橫山雙城鄉、吳堡夏山畔等萬畝推廣基地。重新裝修了20間近600m3的住宿房、1000m3的室內試驗室、1000m3辦公室、70m3會議室。配備了PTM48、土壤水勢監測系統、Diviner土壤水分監測儀、Trime土壤水分監測儀、氣孔導度儀、葉綠素儀、烘箱、電子稱等儀器設備。

三、學術研究

該基地擁有農業水土工程、水土保持、林學、土壤學、植物營養、農業經濟、生態學、植物生理學等多學科固定研究人員10名，試驗、研究生等30名，圍繞山地紅棗的高效用水、高產優質目標而開展研究工作。已經培養了20名碩士研究生、5名博士研究生。

四、取得成果

2008年8月25日，由西北農林科技大學實施的“陝北山地紅棗集雨微灌工程技術研究與示範”通過成果鑑定。該成果是西北農林科技大學在多年相關研究成果的基礎上完成陝西省重大科技專項（農業節水灌溉節水標準研究與示範）、榆林市重大科技項目（榆林米脂坡地棗樹高效灌溉技術研究與示範）及陝西省自然科學基金項目（低壓滴灌設計理論與方法）的結果。該成果獲得2009年度榆林市科學技術進步一等獎、2010年度陝西省科學技術進步一等獎。

成果鑑定委員會由來自中國科學院、北京師範大學、西安理工大學、水利部、農業部新鄉灌溉研究所的7位著名專家組成，其中由三名工程院院士任鑑定委員會主任和副主任，是榆林市最高層次的一次成果鑑定會。專家對米脂縣銀洲鎮孟岔村坡地紅棗滴灌示範點進行了現場考察，聽取了項目負責人、西北農林科技大學副校長吳普特研究員的項目研究彙報，查閲了工作報告、科技檔案、查新報告等有關材料，經過質疑答辨並認真討論，形成鑑定與驗收意見。中國工程院劉興土院士認為該成果是技術集成和創新很好的結合；山侖院士評價該成果特色明顯，解決了黃土高原丘陵溝壑區水土流失治理、生態環境建設的實際問題，具有很好的推廣、應用前景；尹偉倫院士評價該成果技術先進、效益顯著，為黃土高原生態經濟林發展樹立了榜樣。與會專家一致認為：該成果抓住了“缺水”的關鍵問題，以坡地滴灌技術為核心，有效地將生態效益和經濟效益相結合，支撐榆林地區紅棗產業發展，為國家推行退耕還林政策的後續可持續發展尋找了一個良好的途徑。項目研究提出的理論與關鍵技術可在黃土高原和其它類似地區進行大面積示範推廣。研究成果創新性明顯，總體達到國際先進水平。在田面微地形影響下的滴灌均勻度計算方法、山地滴灌工程技術和湧泉根灌工程技術研究方面達到國際領先水平；建議進一步加強山地紅棗集雨微灌工程技術示範與推廣應用力度。

該成果示範面積達580畝，推廣達到3900畝，灌溉利用係數超過0.95，2006年每畝灌溉由原來溝灌+管灌169m減少到108m，每畝減少灌溉36%，2007年每畝灌水量減少到50m，水分利用效率由原來無灌溉、傳統稀植的0.51kg/m；無灌溉、矮化密植的1.17kg/m3；管灌、矮化密植的1.79kg/m3提高到滴灌、矮化密植的4.21kg/m3；紅棗產量達到1320kg/畝，較無灌溉、傳統稀植的134kg/畝提高產量將近10倍，較無灌溉矮化密植300～400kg/畝提高3.3～4.4倍，較矮化密植溝灌+管灌800kg～1000kg/畝提高32-65%，滴灌實施使紅棗產量提高的同時一級棗提高了34%，由此每畝產值提高51.8%。

該研究成果對黃土高原生態環境建設區域經濟產業發展具有重要價值。一是突破了長期以來所謂黃河灘附近發展棗產業的禁錮，通過節水灌溉技術可以在黃土高原山地大力發展紅棗經濟林，實現了生態環境建設和區域經濟產業的協同發展。二是實現了生態用水與農業用水的統一，節約了水資源。況且山地棗林微灌用水量小，山地地表水完全可以滿足需求。三是為縮小榆林市南部山區與北部能源基地差距找到了新途徑。四是探索出了山地退耕還林新機制。通過微灌發展山地紅棗經濟林，既是一項生態環境建設工程，又是一種高收益農業產業，政府、企業和農民積極性都很高。由企業或產業大户作為投資主體，農民通過出讓土地和就地打工獲得收益，是黃土高原山地退耕還林和發展現代農業的有效方式。