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    “西北旱区农业节水抑盐机理与灌排协同调控”重大项目指南

    日期 2017-07-12   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      西北旱区光热资源丰富,是我国棉花、特色水果、制种玉米等优质农产品基地,在我国农业发展中具有不可替代的作用。但是,西北旱区农业发展面临水资源短缺和土壤盐渍化两大资源环境问题。一方面,西北旱区大规模发展节水灌溉改变了农田水盐状况,在取得短期增产效应后,由于土壤盐分逐年积聚而减产,土壤盐渍化进一步加重;另一方面,传统的大水洗盐不仅排盐效率低,而且浪费水量大,更加重了水资源短缺。因此,基于灌排协同调控,实现节水抑盐是西北旱区水资源高效利用与农业可持续发展的核心所在。

      农业节水抑盐面临的关键问题是如何同时实现作物根区节水控盐与农田排盐效率提升。然而,西北旱区在灌溉蒸发频繁交替条件下土壤积盐过程复杂,作物受水分与盐分耦合胁迫影响,现有灌溉措施对根区控盐考虑不足;暗管排盐工程与土壤界面盐分积聚堵塞机制不明,排盐效率难以提升,缺乏必要的节水抑盐工程技术参数。因此,迫切需要揭示极旱高盐条件下土壤中水盐运动机制,获得满足作物正常生长的根区水盐动态阈值,开发高效抗堵塞的根区水盐精准调控灌溉系统;阐明盐分在排盐工程多孔界面间的行为特征,筛选高效排盐材料、优化暗管排盐工程结构与布局。

      一、科学目标

      针对西北内陆干旱区规模化节水灌溉条件下土壤次生盐渍化及排盐效率低的问题,以认识节水灌溉条件下土壤水盐及作物响应过程与节水抑盐机制为主线,阐明西北内陆干旱区不同地下水埋深、不同盐分组成、不同土壤质地等复杂条件下土壤盐分积聚与淋失过程及作物根区水盐阈值,揭示多孔材料与土壤界面盐分行为及排盐效应,提出面向节水抑盐的灌排协同调控方法,突破节水条件下作物根区水盐精准调控及暗管排盐效率提升的技术难题,实现作物根区水盐精准调控及农田土壤高效排盐,为缓解西北内陆干旱区规模化节水灌溉与土壤次生盐渍化的矛盾提供科技支撑。

      二、研究内容

      (一)土壤水盐动力学过程及量化表征。

      研究西北内陆干旱区强蒸发条件下土表积盐机制,探讨灌溉-蒸发交替作用及地下水浅埋等条件下土壤水盐物理-化学过程,明确节水灌溉条件下土壤盐分积聚与淋失规律;耦合多组分盐分物理-化学过程的基础上建立灌排条件下农田土壤水盐过程反应动力学模型,量化不同灌溉及地下水条件下土壤水盐过程,确定不同地下水埋深、不同土壤质地、不同盐分含量与组成条件下的最优冲洗水量。

      (二)作物水盐响应过程与根区动态阈值。

      研究作物光合、生长及产量对水盐耦合响应的生理生态机制与模拟模型,揭示作物蒸腾与光合作用对根区水盐响应的生物动力学机制,定量表征作物水分传导与耗水对水盐响应的动力学过程;阐明根区水盐对作物不同生育阶段的胁迫效应及时间补偿效应,构建不同盐渍化土壤条件下作物理想根区水盐环境,获得西北内陆干旱区主要作物根区水盐动态阈值。

      (三)农田节水控盐灌溉技术与系统优化。

      研究地下微咸水及其它水源灌溉条件下滴灌灌水器堵塞机理,研发抗堵塞滴灌灌水器设计理论与方法,构建西北内陆干旱区滴灌灌水器堵塞控制技术;研究规模化滴灌系统压力分布特征,研发适应规模化节水控盐灌溉系统的压力调节器,研究规模化滴灌系统灌水均匀性提升机理;形成西北内陆干旱区基于根区水盐动态阈值的主要作物水盐精准调控灌溉技术。

      (四)农田高效排盐材料改性与结构优化。

      研究暗管排盐堵塞形成的水力条件及其与暗管和外包料等介质材料的关系,明晰盐分在排盐暗管的界面行为;研究盐分沉淀过程与水盐迁移过程的互馈规律,量化表征暗管排盐过程盐分在多孔介质的界面行为与水盐运动过程;筛选高抗堵塞性能的暗管及外包材料,优化排盐暗管材料与结构,研究不同暗管排盐材料与结构对西北内陆干旱区不同地下水及土壤盐分含量与组分条件的适应性。

      (五)区域排盐工程模式优化与灌排协同调控。

      优化面向西北内陆干旱区节水抑盐的暗管埋深及间距等参数,研究不同暗管排盐工程田间布局方案的排盐效果;研究节水灌溉与暗管排盐协同调控的优化运行方式,评估节水抑盐灌排协同调控效果;形成西北内陆干旱区基于根区水盐动态阈值的主要作物节水抑盐灌排协同调控优化模式及工程范式。

      三、申请注意事项

      (一)申请书的附注说明选择“西北旱区农业节水抑盐机理与灌排协同调控”,申请代码1选择E0902(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)

      (二)申请人申请的直接费用预算不得超过1600万元/项(含1600万元/项)。

      (三)本项目由工程与材料科学部负责受理。




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