環保清潔: 他讓每滴水肥價值最大化

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李久生，河北省邢台市人，中國水利水電科學研究院水利所研究員；長期致力於節水灌溉理論與技術的研究。

近日，在美國農業與生物工程學會（ASABE）2017年國際學術年會上，李久生被授予ASABE年度微灌獎，成為獲得該獎項的首位中國專家。

「在我看來，比獲獎更重要的是，看到越來越多的節水灌溉技術應用在田間地頭，讓每一滴水肥價值最大化。」他說。

「小時候打井，一般打到10米就出水了，到我高中畢業時，需要打到50米左右，現在的井就打得更深了。」李久生邊說邊用手比劃著。

出身於河北省一個普通農民家庭，對於華北平原的缺水現狀，這位中國水科院研究員有著深切感受。

如何用有限的水源滿足作物的需求？李久生試圖從節水灌溉中尋找答案。30多年來，一直從事節水灌溉理論與技術研究的他獲得過國內外多個重要獎項。

近日，在美國農業與生物工程學會（ASABE）2017年國際學術年會上，他被授予ASABE年度微灌獎（Microirrigation？Award），成為獲得該獎項的首位中國專家。

「在我看來，比獲獎更重要的是，看到越來越多的節水灌溉技術應用在田間地頭，讓每一滴水肥價值最大化，在節水的同時也讓農民從中獲益。」眼前的李久生，樸實而謙和。

給噴灌用水效率打分

近年來，在國家的大力推動下，包括噴灌在內的節水灌溉發展迅猛。國際灌排委員會最新統計數據顯示，中國的噴灌面積為373萬公頃，位列世界第三。

但在上世紀90年代中期，對於噴灌的節水效果，業界還存在一些爭議。如何科學評估噴灌過程中的水量消耗、損失和水分利用率是個難題。

噴灌過程中，水先噴到空中，再灑落到作物根部。在這一過程中，作物的冠層會截留一部分水量。李久生解釋說，所謂冠層，是指在作物上端，像「帽子」的部分。太陽一曬，冠層截留的水量就被蒸發掉了。有研究人員認為，這部分損耗使噴灌的節水效果大打折扣。

冠層到底截留了多少水量？截留下的水量都浪費了嗎？科學問題需要用實驗和數據說話。為了尋找答案，李久生和團隊成員展開了近七年的科學研究。

李久生團隊在作物的不同生育期，獲取冬小麥和夏玉米冠層的截留水量數據，然後確定其變化範圍，再系統分析農田環境及氣象要素與冠層截留損失間的定量關係，最後建立了基於能量平衡的噴灌作物冠層截留水量及其消耗損失估算模型。

他們得出的結論是，在噴灌過程中，冬小麥冠層凈截留損失幾乎為零，夏玉米冠層凈截留損失僅占灌水量的4%—6%。

「我們的研究，揭示了噴灌對作物蒸騰的抑制機理，消除了人們長期以來對噴灌節水效果的疑慮，給處於低谷期的噴灌技術注入了一針『強心劑』。」李久生對科技日報記者說。

近十年來隨著大型噴灌機在我國應用的增加，為了有效應對噴灌範圍內地形、土壤、作物等空間變化對水肥高效利用提出的挑戰，從「十三五」開始，李久生帶領其團隊在國內率先開始了變數灌溉技術的研究工作。

讓滴灌水肥施入更精準

滴灌設施不僅可以向作物輸水，同時還能用來向作物施肥。通過滴灌管道，將水肥混合液均勻、定時、定量滴入作物根系發育區域，這是滴灌工程的常見做法。這樣可以在節水的同時，節省肥料用量和施肥所需人工。

滴灌條件下水肥在土壤中的運動規律是怎樣的？和常規施肥相比，滴灌施肥的濃度更大，是否對作物生長產生一定的負面影響？如何提高滴灌施肥的水肥吸收利用率？帶著這些問題，李久生一頭扎進了滴灌施肥研究領域，並開創了多項「第一」。

他主持完成了國內滴灌施肥灌溉方面的第一個國家自然科學基金項目「滴灌施肥灌溉系統運行特性及氮素運移規律的研究」。隨後，他出版了我國滴灌施肥灌溉領域的第一本專著——《滴灌施肥灌溉原理與應用》，成為水肥一體化領域引用最多的經典教科書之一。

從2000年開始，李久生團隊系統研究了不同土壤質地、生態區和種植條件下的噴、微灌水肥熱調控原理和作物響應特徵，明確了土壤質地變化界面對滴灌水分運動的阻礙作用，為複雜結構土壤中的滴灌系統設計提供了依據。

「我們研究發現，通過合理控制施氮量並增加施氮次數，能有效降低深層土壤的氮素殘留，提高水肥吸收利用率，降低面源污染風險。」李久生說。

隨著灌溉水資源供需矛盾的日益加劇，不少人開始擔心再生水在灌溉過程中是否會產生污染。於是，李久生團隊又將下一個目標鎖定在利用滴灌技術實現再生水的安全高效利用上。

累計節水超2億噸

埋頭科研之外，李久生最關心的就是技術能否起到實際作用。一年裡至少有近3個月的時間，他都奔走在多個節水灌溉項目推廣示範點上，查看技術的落地情況。

「我從小在農村長大，深知農民種地的不容易，特別希望我們的技術能幫到他們。」李久生對科技日報記者說。每隔一段時間，李久生就要去示範點上轉轉，幫助農民解決一些技術難題。此外，每年他都會去新疆等滴灌技術推廣應用較多的地區看看，了解新技術應用的情況。

據統計，依託主持或參加的國家科技推廣項目，李久生團隊的研究成果先後應用在6個省市區的農田，成果應用期間累計節水量超過2億立方米，起到了節水、增產、增效和減少面源污染的效果。

其中，包括在華北平原建成的溫室蔬菜滴灌水肥高效利用示範區1.84萬畝、棉花滴灌水肥高效利用示範區32.5萬畝、大田糧食作物噴微灌水肥高效利用示範區52萬畝；在黑龍江建成玉米膜下滴灌水肥熱高效調控示範區4萬畝、噴灌水肥高效利用示範區5萬畝；在新疆建成棉花膜下滴灌水肥高效利用示範區4萬畝等等。說起推廣示範點上的情況，李久生如數家珍。

經常奔走在田間地頭的李久生，對節水灌溉技術落地的瓶頸問題有很深刻的認識。他認為，好技術還要認真推廣，才能真正落地。當前，不夠健全的技術推廣與服務體系是制約節水灌溉發展的難點之一。因此，要建立健全基層水利服務體系，為節水灌溉技術推廣提供支撐。