冬小麦防尘节水高效栽培技术试验示范项目申报书

北京市农业科技项目 申报书 项目名称：冬小麦防尘节水高效栽培技术试验示范项目申报单位：北京市农业技术推广站项目主持人：王俊英起止年限： 2007年1月2007年12月北京市农村工作委员会制北京市财政局一、项目摘要小麦是很好的生态作物，其生态价值仍次于饲料，远远高于玉米、豆类等粮食作物和经济作物及蔬菜。种植冬小麦可产生的生态价值为2719元/亩/年，大大高于其经济价值，因此小麦是公认的生态作物。本项目通过选用节水抗旱品种、研究冬小麦防尘节水综合技术，建立高光效低耗水的株群结构，形成适合北京地区推广的冬小麦节水、高效栽培技术体系，同时对冬小麦的防尘效果进行定量化研究。达到促进小麦充分利用土壤水，降低麦田对灌溉水的消耗，实现亩可节水60方以上，节水30%的目的；在郊区建立防尘节水高效栽培技术示范田2000亩以上，以示范田为窗口和平台对基层技术人员和农户进行节水栽培技术的培训，使大家逐步树立起节水意识、掌握节水技术，为全市大面积推广冬小麦节水高效栽培技术提供技术支撑。二、立项意义与必要性1、种植冬小麦可有效地防止春季沙尘，具有很高的生态价值北京市冬季少雪多风，冬小麦是北京市冬春季主要覆盖作物，对保护生态环境，防止春季沙尘有不可替代的作用。据中国农业大学等单位研究，各种作物的生态价值从高到低排序分别为饲草小麦玉米杂粮经济作物豆类蔬菜，从经济价值和生态价值合并的总价值为饲草小麦玉米杂粮蔬菜豆类。小麦作为主要的冬春季覆盖作物，一方面能消纳大量的粉尘，另一方面可以减少土壤流失、沙尘天气和肥力损失，有很高的生态价值。2、冬小麦由于生长的干旱季节，需要人工灌溉，农业种植业节水的重点北京市是一个超大规模的城市，年需水总量约42亿m3，但淡水资源严重不足，年亏水量达7-10亿m3，枯水年份更加紧张。虽然农业总产值只有92.7亿元，仅占全市总产值的2.2%，但农业灌溉用水却占全市总用水量的36以上，水分利用率和利用效率均低于发达国家。节水农业是我市农业持续发展的必由之路。生长在干旱季节的冬小麦用水量占小麦玉米一年两茬作物全年用水量的75%以上，与北京市水资源紧缺形成矛盾，是我市大田作物节水的重点。上世纪80年代以来，为了节约灌溉用水，在全市80%以上的面积实现了喷灌，但未能从根本上解决小麦用水量高的问题。因此，通过研究冬小麦防尘节水综合技术体系，引导农户节约用水可贵的水资源，在充分发挥冬小麦生态价值的同时，尽量减少灌溉用水量，节约可贵的地下水，实现节本增效。3、吸收“吴桥经验”的精髓，充分利用土壤水是实现节水高效的最佳途径中国农业大学王璞教授等人在河北省吴桥县通过十余年的倾心研究，提出了一套“冬小麦节水配套技术体系”，包括灌足底墒、适当晚播、增加群体、减少灌水次数等核心技术。虽然当地的气候、土壤条件和栽培管理技术与北京市有一定差异，但是我们可以借鉴其核心理论和技术，即增加单株初生根比例，增加对深层土壤水分的吸收，充分利用土壤水，减少灌溉水，开发适合我市条件的冬小麦节水高效综合技术体系。使我市冬小麦不但发挥生态功能（提高北京市冬春季地表覆盖率，减少春季扬尘），而且可以适应北京地区严重干旱的环境，做到生态效益和社会效益的统一。三、研究现状与发展趋势1、节水高产品种的研究由于持续干旱，华北地区特别是山西省多年来进行旱地小麦育种，并已取得初步成效。近几年来来由于北京地区农业用水持续减少，育种工作者也将小麦抗旱育种提到了议事日程，从2003年开始北京市还设立了抗旱小麦品种区域试验，通过两年品种试验表明中旱111、农大3432、农大3488以及京农02-2等抗旱小麦品种，分别比对照（京冬8号）增产10.2%、9.8%、7.1%、3.4%。另外，我站从山东省烟台农科院引进的烟农19不仅产量高、优质而且具有较强的抗旱能力，在春季不灌水的条件下也可达到400公斤以上的单产，是比较好的优质、高产、抗旱小麦品种。2、节水高产技术随着水资源危机日益突出，国内外对节水农业的研究都予以高度重视，逐渐形成了以工程节水、农学节水和节水管理为中心的节水技术。工程节水即灌溉节水研究较多，尤以以色列最为引人瞩目，全国范围内实现了输水管道化，用水计量化和自动化。随着微灌技术推行使用，其水分生产效率已达2.32公斤立方米。美国及欧洲等发达国家在节水灌溉技术上都已取得重大进展。我国经过多年农田水利基本建设和灌溉技术的发展，水分利用效率有很大提高。特别是在上世纪90年代北京市政府花了大量财力，为全市大部分小麦种植区都配备了喷灌设备，我市小麦喷灌面积一度达到了80%以上，但由于种植规模下降、设备年久失修和管理不善，目前喷灌面积有所下降。而且多年实践表明，喷灌只减少了输水损失，并没有从根本上解决小麦需水量大的问题，而且存在一次性投资大，目前难以大面积推广的问题，因此近年来学者认为小麦节水主要难点是农艺节水，关键是提高单位耗水的生产效率，即每消耗1方水能生产多少粮食。这方面的主要研究内容有，调整作物布局、提高降水资源利用效率、选育抗旱及高水分生产率品种、蓄水保墒、增施有机肥提高土壤持水能力、通过地面覆盖（秸杆或地膜）减少地面蒸发损失、使用抗蒸腾剂减少作物蒸腾散失等。近年来又在节水灌溉制度方面开展了研究，结果表明采用传统的灌溉制度会造成水资源的大量浪费；减少麦田灌水次数并不减产。如安顺清等在作物关键时期浇12水，亩产达300350公斤，浇3水可达400450公斤。于振文等研究了冬小麦高产高效灌水方案，春后浇二水亩产可达400公斤以上。兰林旺等人提出在足墒播种基础上春季不浇水亩产350400公斤，浇一水亩产400450公斤，浇二水亩产450500公斤三个节水模式，即吴桥模式，每亩节水100立方米，实现了节水与高产的统一，并提出一套小麦节水高产综合栽培技术，单方水分生产效率达1.5公斤以上。改变了高产麦田以消耗灌溉水为主的传统观念，形成了高产麦田以消耗土壤水为主的新观念。小麦关键时期灌12次水，利用品种、密度、肥料等的补偿效应，充分利用自然降雨提高水分利用效率。王璞、王志敏等在此基础上，又在吴桥研究形成了冬小麦节水、省肥、简化、高产栽培技术体系，在春季浇两水条件下，实现了亩产600公斤的产量目标，单方水的生产效率达2公斤以上，比传统高产麦田节省氮肥30-35%。由于我市自然条件的限制和城市化迅速发展的要求，小麦生产只能走节约水源、减少化肥使用的环境友好型技术途径。因此，在借鉴国内外先进技术特别是吴桥冬小麦节水栽培技术体系的基础上，研究适合北京市的综合节水、高效、优势栽培技术体系具有重大的现实意义。四、主要技术内容（一）筛选优质、抗旱、高产小麦品种1、从现有的审定或即将审定的抗旱、高产品种中选择优质、高水分生产效率品种，同时在优质小麦品种中选择抗旱、高产品种，实现优质、高产和水分高效利用的统一。2、研究主要抗旱品种的生长发育规律和吸水规律，分析其与常规品种的差异和节水机理，为节水品种选育提供理论依据。（二）研究建立冬小麦节水、高效栽培技术体系1、研究冬小麦最佳的节水灌溉定额、灌水次数、灌水时期和灌水量。2、研究节水灌溉条件下冬小麦最佳播种时期和最适宜的密度。3、研究以肥调水技术，确定节水条件下全生育期最佳的氮磷钾肥配比和底肥与追肥的比例。4、提出小麦节水、高效栽培技术体系，使单方水的生产效率达2公斤以上。（三）冬小麦对防尘节水综合技术效果进行评价通过对不同覆盖程度的冬小麦与裸露地面春季扬尘发生的时间和程度的比较，找出地表覆盖度与抑制防尘的关系，对冬小麦的防尘效果进行综合评价。五、主要技术经济指标（一）主要技术指标1、筛选出适宜北京地区种植的节水品种1-2个；2、提出北京地区冬小麦节水灌溉定额；3、提出北京地区冬小麦节水高效栽培技术体系；4、对冬小麦防尘固沙的效果进行定量化。（二）主要经济指标1、产量与常规灌溉方式持平，或亩效益提高5%以上；2、亩节约灌水60方，节水30以上；3、单方水的生产效率达2公斤以上，实现水分的高效利用。六、创新与特色1、使小麦亩灌水量比常规灌溉减少60方，节水30%以上，使小麦即节约水源又保持其良好的生态作用；2、形成适宜北京地区特点的冬小麦节水、高效综合栽培技术体系；3、采用科学的方法，对冬小麦防尘固沙的效果进行定量化。七、效益预测与成本核算（一）效益预测效益分析：按小麦全生育期减少2次灌水计算，可以节水30（约为60立方米），节约浇水费用2030元。如果北京市60万亩小麦全部采用节水技术，则共节水3600万方，大大缓和了作物之间争水和工农业用水的矛盾，有利于保护有限的水资源，促进农业持续发展。推广应用前景：北方冬麦区有1000多万亩小麦，均存在水资源严重不足的问题，气候和生态条件相似，通过引进和推广均可以采用这套技术，如有50%麦田推广节水栽培技术，每亩节水50方，其经济效益和社会效益将是巨大的。（二）成本核算本项目预计投入48万元，其中：申请财政支持48万元。主要用于：（1）节水小麦品种筛选6万元；（2）试验研究22万元；（3）综合节水技术示范10万元；（4）科普培训5万元；（5）观摩考察5万元。八、实施方案（一）技术路线充分研究、吸收吴桥冬小麦节水技术的精髓，结合北京地区的自然条件、管理条件和实际情况进行改进和提高，从筛选节水品种、研究节水条件下最佳的灌水量和灌水时期、最佳播种期和播种量、最佳的肥料用量、配比和运筹，总结提出适合北京地区推广的冬小麦节水高效栽培技术体系。并通过严格的试验，对冬小麦防尘节水效果进行评价。在此基础上，进行大面积防尘节水综合技术示范、举办培训班和观摩会，让基层技术人员和种植户了解、掌握、应用这项技术，为实施全市冬小麦大面积节水提供理论、技术和人才储备。（二）组织方式1、成立项目领导小麦和技术实施小组：领导小麦由周春江副站长牵头，各区县农科所（推广站）所长（站长）共同参与协调；技术实施小麦由王俊英制定项目总体方案，由中国农业大学王璞教授、兰林旺教授对项目总体实施方案和试验示范提供技术指导和建议，各区县农科所技术人员负责具体试验安排和实施。2、市、区二级互动，动员全市平原区县技术力量共同攻关。3、试验研究和技术示范同步进行，不断改进和完善。（三）实施方案1、试验研究（1）节水品种筛选从各大院校和科研单位引进9个优质、抗旱、高产品种进行品种比较试验，观察各品种在不同干旱条件下的生长发育特点、吸水特点、抗旱性、抗寒性和抗病性，分蘖特性及产量三因素的搭配等，在此基础上选出1-2个抗旱、节水型的优质、高产小麦品种，作为节水栽培技术体系的后备品种。（2）节水栽培技术体系研究研究不同灌水次数（春一水、春二水、春三水和春四水（常规灌水）情况下，小麦的群体和个体发育规律以及产量形成的差异，提出冬小麦最佳灌溉次数和灌水量。研究在灌水次数相同的条件下，不同灌水时期对小麦产量的影响，在此基础上提出小麦节水条件下最佳的灌水时期。采用早、中、晚三种播种时间和低、中、高三种播量，探索节水灌溉条件下，小麦的最佳播种时期和最适宜的密度。研究节水条件下全生育期最佳的氮磷钾肥配比和底肥与追肥的比例，提出生育期氮磷钾的最佳用量和运筹方式。（3）冬小麦对防尘节水综合技术效果进行评价以不同覆盖度的冬小麦和裸露地面为研究对象，通过在不同级别的自然风和人工模拟风的条件下，研究不同土壤表面的启动风速和风蚀速率，对其抗风蚀能力进行定量评价。2、冬小麦不同节水高效栽培模式示范在全市建立10块节水高效栽培模式示范点，采用已有研究成果进行管理，设置春一水、春二水和常规灌溉三种处理，对各处理的土壤水分变化情况、小麦群体动态和产量形成过程进行调查，对试验结果进行验证。并定期请各区县基层技术人员和种植户进行参观，向大家推荐节水技术。3、举办培训和观摩在春季举办2-3次培训班和观摩会，向基层技术人员传授小麦节水高效栽培技术理论和技术要点，观摩节水栽培管理的节水效果和小麦长势，推进这项技术的应用。九、计划进度本项目实施一年，即2007年1月2007年12月，主要工作计划为：（一）2007年1月-6月 1、成立项目领导小麦和技术实施小组；2、在全市安排10块示范田；3、进行节水品种筛选试验；4、研究春季不同灌水次数对小麦生长发育的影响，提出冬小麦春季高效灌水量；5、研究相同灌水次数条件下，小麦最佳的灌水时间；6、研究节水灌溉条件下小麦最佳播种期及播种量；7、研究节水灌溉条件下，氮磷钾最佳施用比例以及底肥和追肥最佳施用比例；8、撰写半年度总结。（二）2007年7月-12月1、对试验结果进行分析，提出适合北京地区的冬小麦节水高效栽培技术体系；2、举办冬小麦节水品种和节水技术培训班；3、进行项目总结和验收。十、经费预算与筹资方式（金额单位：万元）经费来源金额使用计划2007年2008年2009年2010年年市财政补助经费4848国家有关部门拨款银行贷款自 筹其 他合 计4848十一、基础条件与保障措施（一）基础条件1、前期工作基础项目主持单位北京市农业技术推广站，是北京市唯一的集研究和推广为一体的市级推广中心，多年来承担了农业部、国家科委、北京市科委、农委等单位的大量科研和推广项目，取得了几十项科研和推广成果。2002年以来，为了解决我市水资源严重不足与农业用水持续高比例的矛盾，我站承担了北京市农委试验示范重点项目“主要农作物农艺节水综合技术试验示范”，按水资源丰缺状况对全市进行了分区，并根据各类型区的主要矛盾推荐作物类型和科学的耕作方式，同时开展了大田作物(包括小麦、玉米、牧草等)农艺节水综合技术试验示范。2004年又承担了“再生水在农业上的应用”项目，这些项目执行为本项目的开展打下了坚实的基础。项目参加单位北京市土肥工作站近几年在节水农业方面做了大量的工作，先后承担“北京市平原区节水型农业示范研究”