我们的记者秦娜
七月底,阳光灿烂。
中国农业大学石羊河实验站位于武威市凉州区金河镇王静斋村。由中国工程院院士、中国农业大学教授康带领的研究团队正在举办“膜下滴灌水肥一体化技术”培训班。
会议室里挤满了来自四面八方的农业技术人员和种植者。台上的院士们讲得有声有色,台上的老乡们听得很认真。
康邵忠是这里种植者的老朋友。20世纪90年代以来,康带领团队深入石羊河流域,开展了一系列农业和生态节水研究。对他来说,武威早就是第二故乡了,这里的人也是村民。
时至今日,和他的团队仍在为实现“滴水不漏”的目标而努力,仍在用汗水书写石羊河节水研究的故事。
一个
一切都要从缺水开始。
石羊河流域是甘肃省三大内陆河流域之一,也是西北内陆干旱地区人口最密集、水资源开发利用程度最高、用水矛盾最突出的地区。因此,这里的人对缺水比其他任何地方都更加敏感。
1995年,当时在西北农业大学任教的康·来到甘肃省石羊河下游的青土湖。一到武威民勤,眼前的景象给了康一个“当头一棒”:地裂了,水干了,沙起了,到处都有人喊“渴”。民勤东曲乡3号大型小区因为没有水,很多人都离开了家乡。134人的原村只剩下21人。
康经过调查发现,水资源配置不合理,中上游灌区无序扩大,不科学的农业用水浪费了大量水资源,导致下游水资源匮乏。康深深地意识到,水对于农业科学在这里太重要了。也就是从那一刻起,心中的一个念头越来越坚定:一定要为这个地方做点什么。
之后,康带领科研团队与武威水利科学研究院合作,结合国家自然科学基金重点项目和国家“863”计划,陆续开展了一些节水试验、示范和推广工作,取得了一定成效。随着项目的推进,康发现,这种节水试验示范只在一个点上对整个流域发挥了有限的作用,而这个问题必须从整个流域的规模来考虑。
“流域内各种作物和生态植被的需水量过程是怎样的,有限的水资源如何分配,生态配水应该占多少,农业配水应该占多少...只有理清这些问题,才能有的放矢,实现科学节水。”康对说:
调整思路后,康带领科研团队在石羊河流域上、中、下游布置了大量长期野外定点实验。积累了数百亿宝贵的基础科学实验数据,结合流域农业种植结构调整的实际需要,揭示了流域13种主要作物和4种防风固沙植物的耗水规律,获得了大田粮食作物、酿酒葡萄、温室蔬菜、膜下滴灌棉花等4种作物的经济需水量指标,为流域水资源合理配置、种植结构调整和科学灌溉提供了量化依据。
二
节水研究远比想象中神奇。
在人们的传统观念中,充足的水必然会产生高产。然而,康的团队通过大量的实验发现,灌溉的庄稼越多越好。他告诉记者,在作物生长的特殊阶段,人为地积极减少土壤水分,使作物遭受一段时间的干旱,不仅会降低产量,而且会促进其生长,提高作物质量。“这就像抚养一个孩子。不仅仅是好吃又好穿,让他健康成长。让孩子经历一些磨练,会促进他更好的成长。作物灌溉也是一个道理。”康用做了一个形象比喻。在此基础上,研究小组系统研究了大田作物调亏灌溉和不充分灌溉技术及应用模式。
1996年,康团队提出了“控制作物根系分区交替灌溉”的新方法,即在作物根系之间实行分区供水空,在一定区域内人工交替控制或保持根系活动层土壤干燥,使一部分作物根系始终生长在干燥或较干的土壤区域,水分胁迫的根系信号传递到叶片上,从而优化控制叶片气孔开度,减少叶片过度蒸腾。同时,通过不同区域根系的交替干旱锻炼,可以提高根系的传导能力和水分养分的利用效率,减少所有树木湿润时的无效蒸发和总灌溉用水量。
后来,这种灌溉技术在民勤沙漠绿洲年降水量110毫米的地区得到应用,在保证产量的同时,可减少灌溉量20%-30%。该技术当时被教育部认定为达到国际领先水平,被国家发改委等五部委列为农业节水重点推广技术。
在积累了大量的原始数据,计算出各种作物和灌溉系统的耗水量后,可以说康团队完成了节水三步研究的第一步。自2000年以来,康的团队更加重视流域水资源的配置。
康告诉记者,西北内陆干旱地区是我国资源型缺水地区。为了更好地解决“缺水”、“农业发展”和“生态健康”之间的矛盾,基于流域生态健康的水资源科学配置是关键。康带领团队以石羊河为试验区,开发了流域水量转化定量模拟方法,提出了定量评价气候变化和人类活动对径流影响的新方法,建立了生态流域水资源科学配置模型,开发了集径流预测、灌区管理、水资源信息管理和决策等功能于一体的流域水资源管理决策支持系统。空与各专业模型之间的水资源形成、转化和消耗的观测和试验数据、遥感数据的综合集成,不仅为水资源管理和灌区管理部门提供快速查询和决策辅助,也为西北干旱区流域尺度水资源转化规律和节水调控模式的综合研究提供共享数据平台。
这一研究成果极大地促进了干旱内陆地区流域尺度水资源转化理论和农业节水调控实践的发展,促进了生态脆弱地区流域水资源的高效利用。
在此阶段,石羊河实验站的研究团队也进入了收获期,他们的“西北地区高效用水原理与技术研究与应用”和“干旱内陆河流域考虑生态的水资源配置理论与调控技术及其应用”分别获得了2006年和2013年国家科技进步二等奖。
自2013年起,康团队开始系统研究、应用和推广水肥一体化技术,加快科研成果转化。康介绍说,这种节水、节肥、节药、节地的现代农业技术非常适合在河西走廊等干旱地区发展绿色农业,将提高规模化生产能力,有效解决劳动力稀缺问题。
在康看来,提高农业用水效率是一项长期的任务,是一个永无止境的课题。只有建立起一套完整的科学体系,找到一条可控的节水途径,才能达到“滴水不漏”的目的。
三
改变人们的用水观念和节水研究一样重要。
今年武威市凉州区金河镇王静斋村村民卢生一次性铺设滴灌设备,应用膜下滴灌方式种植大田玉米600多亩,明显节水、节肥、省力。如今,在武威,像芦笙一样,越来越多的种植者不断提高节水意识,并愿意付诸实践。
“通过康院士、院士和武威院士这几年的不断努力,最显著的变化是人们用水观念的改变和节水意识的提高。”武威水利科技综合服务中心副主任、教授级高级工程师韩,多年来参与相关节水研究和项目,感触颇深。
石羊河实验站也聚集了武威水务局、武威水利研究所等部门和科研机构的力量。自2010年以来,课题组与武威市政府联合组织了10次“现代节水灌溉技术”培训示范活动,受益人数超过2000人;2011-2013年,连续三年举办“农民田间节水学校”、“农民开放日”。来自石羊河流域不同地区14个试点村的400多名农民代表观察和学习了节水技术。同时,实验站的青年教师、研究生和本科生深入红崖山灌区、何欢灌区等6个灌区的20个乡镇,宣传节水技术,推广适合当地推广的膜下滴灌、温室滴灌、沟间交替灌溉、调亏灌溉等农业节水技术。
康说:“现在人们已经认识到,节水是一项综合技术体系,它利用作物的生理功能和科学管理等一系列方法来进一步提高农业用水效率。有了这个‘思想’基础,发展节水农业就有很大的潜力。”
实验站通过创新示范和推广产学研结合的水资源科学配置和调控技术,提高了基层技术人员的专业水平和农民的节水和科学用水意识,推动了流域农业生产方式从粗放耕作和薄收、漫灌到水基土地利用、水基种子利用和作物需水量精确用水,在石羊河流域重点治理中发挥了重要作用。
意义深远的是,康团队的研究进一步推动了行业的学科发展和科技进步,增强了我国在水资源高效利用领域的国际影响力。正因为如此,石羊河实验站也成为“最受欢迎”的实验站,来自中国农业大学、清华大学、北京师范大学、西北A&F大学、北京林业大学、甘肃农业大学等高校的近百名师生常年在此进行科研。更令人印象深刻的是,位于西北的一个小型实验站,可以吸引美国、英国、澳大利亚、瑞典、以色列、西班牙等30多个国家的节水专家学者前来参观考察,依靠实验站的技术实力,多次在发展中国家举办节水技术培训班,输出中国节水技术。
四
“留住每一滴水”的背后,是无数的汗水。
现在,我们已经进入了三层实验大楼——石羊河实验站,各种先进的仪器设备一应俱全。但20多年前,这一切还是“零”。
中国农业大学教授杜太生在1998年研究生时跟随康邵忠。他回忆说,当时,老师和学生在民勤的小坝口、武威的沙漠公园、民勤的白雪农业技术站和登马营湖进行农业节水试验。没有自己的科研室和自来水,和当地村民住在简单的平房里,拉着手推车打水,自己做饭,睡在土炕上。
比起生活中的艰辛,异乡的孤独更加艰难。杜太生说,刚到小巴口实验点的时候,原来驻扎的大姐交代了测试方案,因为其他室内测试工作离开了。作为一个陌生人,语言流利的杜太生,一个人熬了三个多月,“赢”了实验。
多少天,研究人员从现场取样测量样品,回到实验室反复分析测量和整理数据;放下仪器和材料后,他们像农民一样在沙漠里摸来摸去,满身灰尘和汗水,风雨无阻。
他们的故事在实验站广为流传。2002年,研究生童玲、姚立民、贾宏伟在民勤绿洲进行了土壤入渗特性空分布试验。他们黎明前出门,有时冒着沙漠边缘50-60度的高温,甚至用马车拉水;为了观察2003年登马营湖抽水井水位和土壤入渗的动态变化,郝志福和卢廷波经常带干粮和一壶开水,在沙漠边缘的农田里跑了一整天;2005年,民勤白雪乡最困难的农技站实验基地,只有一个简易旱厕。老师们试图不让女学生在那里进行实验,但一个叫侯笑艳的女孩不服气,克服各种困难,成功完成了马铃薯膜下滴灌实验...
2004年,中国农业大学石羊河流域农业生态节水试验站揭牌。在中国农业大学和武威市政府的大力支持下,实验站综合实验楼于2012年竣工,科研人员终于有了一个稳定的“家”,实验环境和生活条件得到了极大改善。
今天,越来越多的" 90后"走上了老师和学长的道路,依然在这片土地上闪耀着青春的光芒。有同学来了以后,气候不适合,有反复流鼻血的,有对紫外线过敏的,但是没有人叫苦叫苦,没有人叫苦,没有人放弃过。
2012年硕士毕业的山东姑娘吴笛来到实验站时,并不知道西北风“强大”。才过了一个月,皮肤就被吹得连小的表情都干不了。在做研究生项目“玉米制种地面灌溉技术参数模拟优化”的时候,吴迪一个人管理着6亩地,每年在实验站待8个多月,但她一点也不含糊。
“我们的老师可以在这里扎根几十年。它是一种感觉,一种精神。今天我们要继续坚持下去。”吴笛说。
农业实验不如其他行业。如果你失败了一次,错过了时间,你就要等下一个生长季了。青年学生继承团队脚踏实地、精益求精的科研风格,认真对待每一个实验、每一组数据,用实际行动把论文写在地球上。
现在,在全社会的共同努力下,石羊河流域重点治理取得了重要进展。2011年以来,民勤地下水位开始缓慢上升,并逐渐达到动态平衡...康和他的团队看到这片生机勃勃的沙漠绿洲深感欣慰,过去的一切努力都是那么值得。
但是,康对的团队并不满意。他们将坚守在干旱地区水资源可持续利用科研的第一线,石羊河实验站的节水故事将继续辉煌。
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