如何让有限的水资源发挥最大效益,让节水科技扎根旱区沃土、赋能农业发展?甘肃农业大学干旱灌区节水灌溉与水资源调控创新团队,用近二十年的坚守给出了答案。2025年,由该团队牵头完成的“干旱灌区智慧灌溉系统研制及农业节水关键技术集成与示范”成果荣获甘肃省科技进步奖一等奖,为西北农业节水事业树立了新标杆,也为国家节水战略落地实施注入了强劲的西北动能。
让旱区的每一滴水都用在“刀刃上”
“缺水是甘肃农业发展的最大瓶颈,解决水资源高效利用问题,是水利工作者的责任。”团队负责人、甘肃农业大学水利水电工程学院副院长、教授张芮的话,道出了团队二十年如一日的坚守初心。从2007年留校任教起,张芮便将研究方向锁定在“干旱灌区节水灌溉与水资源高效利用”领域。彼时,西北灌区普遍存在“灌溉制度粗放、水肥利用率低、面源污染风险高”等难题,传统经验式灌溉已难适应现代农业需求。
“科研不是实验室里的纸上谈兵,唯有扎根田间地头,才能找到解决实际问题的金钥匙。”带着这样的信念,张芮带领团队踏遍河西走廊的戈壁绿洲、陇东旱塬的黄土坡地,在一个个灌区开展实地调研,把问题摸清、把症结找准。于是,团队毅然将“智慧灌溉”定为攻关核心方向,让作物“按需喝水”,让水肥“精准滴灌”,用科技的力量,让旱区的每一滴水都用在“刀刃上”。
让作物“自己开口要水”
团队研发的智慧灌溉系统,通过物联网技术,为作物装上了“智慧感知器”,实时采集土壤墒情、气象条件和作物生长信息,构建了“作物需水—灌溉决策—水肥调控”一体化模型,让农业灌溉从“凭感觉”的经验时代,迈入“靠数据”的精准时代。
甘肃农业大学智慧灌溉试验区现场
“我们的土壤传感器能实时监测水分含量,气象站同步采集温度、湿度、光照等数据,系统根据作物不同生长阶段的需水规律,自动计算灌溉量和施肥量。当土壤水分低于设定阈值时,电磁阀自动开启,精准滴灌;达到目标水分后,电磁阀自动关闭,不浪费一滴水。”张芮说道。
实打实的数据,见证着科技的力量。团队研发的智能设备不仅能精准灌溉,还能提前预警干旱风险,根据天气预报调整灌溉计划,实现了从水源—引水—输水—蓄水—精准供水的智慧云全流程精准控制灌溉。应用智慧灌溉系统后,每亩地节水30%以上,作物产量反而提高了10%左右。
从“试验田”到“万亩良田”
科研的价值,终究要落在服务社会、造福百姓上。团队的智慧灌溉技术,目前已在甘肃、青海、新疆等干旱灌区推广应用。
在辣椒、芹菜、娃娃菜等经济作物种植中,团队创新的“高垄膜下滴灌+水肥一体化”技术模式,实现“节水、节肥、增产”三赢。每亩地节水15立方米至45立方米,节肥10公斤至15公斤,增产6%至9%。
智慧灌溉技术示范田玉米长势良好
在玉米等大田作物种植中,团队研发的“浅埋滴灌水肥一体化”技术,破解了“大田作物灌溉成本高”的难题。在甘肃定西的示范基地,这项技术使每亩地节水150立方米,节肥12公斤至15公斤,增产10%以上。
如今,团队的节水技术已在兰州、定西、武威、张掖等地建立起一个个示范基地,累计推广面积超108万亩,节水总量达1.2亿立方米。
此外,团队还攻克了湿陷性黄土高含水率地基处理等技术难题,为高标准农田调蓄水设施建设提供了关键支撑。在甘肃庆阳的旱塬区,团队研发的“蓄水保墒耕作技术”,使土壤含水量提高20%,作物抗旱能力显著增强。
让科创薪火都燃在“田埂间”
“这项成果,是学校托举、团队并肩、产学研用携手,一起浇灌出来的。”谈到这份荣誉,张芮总不忘提及背后的力量。近年来,依托农业水利工程一流本科专业建设点,团队搭起了“水利工程+农业+生态”的多学科交叉平台,20余名水利、农学、生态等领域的骨干教师聚在一起,形成了“基础研究—技术攻关—成果转化”的全链条创新格局,让不同领域的智慧,在旱区节水的课题里碰撞出火花。
团队的视野,不单单在校园之内,他们还与多家科研机构,以及多家企事业单位深度合作。从实验室里的模型构建,到田间地头的试验验证;从智能灌溉设备的研发调试,到示范园区的落地建设,产学研用各环节拧成一股绳,让写在纸上的论文,变成了田间地头的生产力,让节水科技真正扎根西北的土地。
依托科研与产业平台,团队打造了“耕读教育+科研实践+产业服务”的特色育人模式,让研究生们走出课堂、走进田间,开展作物需水规律、水肥耦合效应等研究,在解决实际问题中锤炼本领,让书本上的理论知识,在西北的泥土里生根发芽。
科研团队在田间观测作物生长情况
“在试验田里,我们不仅学会了把公式转化为技术,更读懂了这片土地对水的渴望,读懂了科技工作者的责任。”团队成员、博士研究生张红娟坚定地说。这些年轻的学子,在西北的土地上读懂了农业、读懂了责任。如今,团队培养的毕业生中,80%以上选择留在西北,投身农业节水事业。他们像一颗颗种子,在干旱的土地上生根发芽,成为推动农业现代化的新生力量。
让滴水智慧都用在“兴农”上
从一块试验田到百万亩示范区,从单项技术突破到系统解决方案,甘肃农业大学干旱灌区节水灌溉与水资源调控创新团队的成果,早已超越一个科研项目的范畴,成为国家节水行动在西北落地实施的生动实践,为“藏粮于地、藏粮于技”战略筑牢了技术保障,也为黄河流域生态保护和高质量发展,注入了源源不断的科技动能。
面向未来,这支扎根旱区的科研团队,仍将继续深耕“智慧灌溉”领域,紧跟国家节水科技发展方向,探索新技术,推动水、肥、药一体化精准管理,让农业节水更智慧、更绿色。(文/图 张馨正 马志娇 刘诗雨)
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