我國水資源總量居世界6位，但人均水資源僅為世界平均水平的四分之一。我國干旱和半干旱的西部地區(qū)就占全國土地面的的25%,而平均降雨量低于500毫米，人畜飲水已經(jīng)非常短缺，水資源總量明顯不足。我國總灌溉面積2000年為8.2億畝。到2015年將增加到8.9億畝。在水的使用中，農(nóng)業(yè)、林業(yè)用水占了很大的比例，例如在缺水嚴(yán)重的新疆，農(nóng)業(yè)用水占了95％，傳統(tǒng)的灌溉方式已不適應(yīng)自然條件的變化，因此，大力發(fā)展先進(jìn)的高效節(jié)水灌溉技術(shù)是提高水利用率、解決我國西北水資源短缺，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一項重大戰(zhàn)略舉措。

 

　　一、背景和依據(jù)

 

　　緊密圍繞國家糧食安全、水安全的戰(zhàn)略目標(biāo)，以西部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高效節(jié)水技術(shù)專利現(xiàn)狀與策略研究為契機(jī)，以促進(jìn)解決制約我國干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中所面臨的水資源短缺問題為重點，實現(xiàn)水土資源持續(xù)高效利用的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)開發(fā)應(yīng)用目標(biāo)。不斷強(qiáng)化和積累西北現(xiàn)代高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的生物學(xué)基礎(chǔ)、旱作節(jié)水理論與技術(shù)、節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備、工程實用節(jié)水技術(shù)與新材料、區(qū)域水資源管理等5大知識產(chǎn)權(quán)數(shù)據(jù)庫，并提出相應(yīng)的國內(nèi)外專利技術(shù)、產(chǎn)權(quán)保護(hù)和應(yīng)用策略。

 

　　國內(nèi)外現(xiàn)代高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢，在經(jīng)歷了灌溉農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展之后，已經(jīng)步入了現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展階段。已呈現(xiàn)出以工程節(jié)水、生物節(jié)水、農(nóng)藝節(jié)水與管理節(jié)水實質(zhì)性高效溶合，技術(shù)提升與技術(shù)創(chuàng)新并重，技術(shù)集成與產(chǎn)業(yè)同步發(fā)展的態(tài)勢。更加重視對區(qū)域性綜合節(jié)水技術(shù)的研究，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的集成配套、凝練提升，注重區(qū)域型的技術(shù)發(fā)展模式選擇，強(qiáng)調(diào)生物節(jié)水技術(shù)、潛勢水資源開發(fā)利用技術(shù)、水文管理信息化技術(shù)，重視傳統(tǒng)常規(guī)節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的升級換代，強(qiáng)化優(yōu)質(zhì)實用、環(huán)保節(jié)能與多功能化的標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)水產(chǎn)品研發(fā)，不斷改進(jìn)區(qū)域水土資源管理，同時重視節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的環(huán)境效應(yīng)和評價等。

 

　　現(xiàn)代高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的生物學(xué)基礎(chǔ)是國內(nèi)外節(jié)水農(nóng)業(yè)研究的一個新的亮點，并在生產(chǎn)實際中得到了大面積應(yīng)用。在植物抗旱種質(zhì)資源的鑒選與品種選育方面，以抗旱節(jié)水和水分高效利用的植物品種為核心的生物節(jié)水技術(shù)是進(jìn)一步提高旱區(qū)水分利用效率的根本措施和主要發(fā)展方向；抗旱節(jié)水、水分高效利用及優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)等重要經(jīng)濟(jì)性狀聯(lián)合篩選、鑒定與新品種選育，是目前植物抗旱節(jié)水新品種選育的重要發(fā)展趨勢；抗旱節(jié)水種質(zhì)資源的發(fā)掘與創(chuàng)新是生物節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，也是未來抗旱節(jié)水研究與開發(fā)領(lǐng)域中的重中之重。

 

　　現(xiàn)代旱作高效節(jié)水農(nóng)業(yè)理論與技術(shù)的發(fā)展趨勢為：新型保墑耕作技術(shù)和覆蓋保墑技術(shù)，大規(guī)模的土壤水庫充蓄增容技術(shù)；少（免）耕結(jié)合覆蓋機(jī)械化耕作技術(shù)，注重開發(fā)利用植物和淀粉類物質(zhì)合成生物類的高吸水保水材料，高效、低成本、綠色環(huán)保無污染的集雨材料，可移動窖體系列產(chǎn)品；利用雨水或分散的零星水源的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和自動化行走式節(jié)水機(jī)具。

 

　　面對我國旱區(qū)土地人口承載量遠(yuǎn)超出FAO公布的世界平均水平且呈不斷上升趨勢的困境，以發(fā)展降水高效利用為主的旱地精細(xì)耕作節(jié)水技術(shù)，在我國現(xiàn)代旱地農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用。但目前在旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)理論和降水生產(chǎn)潛力、旱區(qū)農(nóng)藝節(jié)水理論及水分調(diào)控技術(shù)，雨水聚集工程新形式與不同區(qū)域雨水高效利用技術(shù)模式，旱區(qū)水肥交互效應(yīng)和以肥調(diào)水的土壤培肥技術(shù)，農(nóng)田保水保土耕作技術(shù)及旱作機(jī)械化蓄水保墑關(guān)鍵設(shè)備研究，旱作機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)及關(guān)鍵裝備，旱作農(nóng)業(yè)機(jī)械化新技術(shù)、新工藝的研究方面與國外發(fā)達(dá)國家相比，亟待加強(qiáng)。

 

　　節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備研究，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)由過去單純研究地面灌水技術(shù)要素對灌水均勻性、水分深層滲漏的影響，轉(zhuǎn)向綜合研究灌水技術(shù)要素對土壤水肥運(yùn)移、對水肥淋失的影響，并采用激光平地技術(shù)推廣水平畦灌等。噴微灌技術(shù)正在朝著多目標(biāo)利用、運(yùn)行管理自動化、產(chǎn)品日趨標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化。低壓、節(jié)能型噴微灌技術(shù)，低成本、高抗堵、高壓力補(bǔ)償能力的新型灌水器、注肥均勻且注肥濃度可調(diào)和操作簡單的注肥器、高精度快速噴微灌產(chǎn)品成型機(jī)、低壓重力式滴灌技術(shù)和防堵塞的脈沖灌等技術(shù)、多種經(jīng)濟(jì)作物水肥高效利用的遠(yuǎn)程專家管理系統(tǒng)是目前研究的熱門。發(fā)達(dá)國家為滿足對灌溉系統(tǒng)管理的靈活、準(zhǔn)確、快捷的要求，非常重視空間信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的應(yīng)用，大多采用自動控制運(yùn)行方式，提高了灌溉系統(tǒng)的運(yùn)行性能與效率。

 

　　近幾年，根據(jù)我國國情已研發(fā)大射程旋轉(zhuǎn)式微噴頭、長流道新型薄壁微灌帶、帶離心清洗裝置的自動反沖過濾器、帶穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)的連續(xù)精量水動式施肥泵、低壓壓力調(diào)節(jié)器、節(jié)能異形噴嘴、可調(diào)霧化程度及射程的多功能噴頭、新型短流道噴頭、輕小型噴灌機(jī)組、新型中遠(yuǎn)射程噴頭等節(jié)水灌溉設(shè)備和系統(tǒng)等。在灌區(qū)灌溉用水管理中，綜合各種預(yù)測技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)的灌溉用水計算機(jī)管理系統(tǒng)已開始在我國灌區(qū)大面積應(yīng)用，使灌區(qū)的灌溉用水實現(xiàn)了由靜態(tài)向動態(tài)用水的轉(zhuǎn)變。但在節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備研發(fā)方面，與國外發(fā)達(dá)國家相比仍存在著較大的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，制造精度低，規(guī)格少、系列化程度和配套水平低；微灌設(shè)備產(chǎn)品用材質(zhì)配方研究成果及應(yīng)用方面更是欠缺，差距更大。在精準(zhǔn)灌溉和灌溉系統(tǒng)的自動控制方面，我國與國際領(lǐng)先水平的差距還較大。

 

　　現(xiàn)代新型農(nóng)業(yè)高效節(jié)水工程的結(jié)構(gòu)、建造、材料以及工程設(shè)計軟件等先進(jìn)技術(shù)已成為工程節(jié)水研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容。在工程節(jié)水技術(shù)方面， 國內(nèi)外的研究主要集中在渠系建筑物建設(shè)技術(shù)方面。相對來說，新型建筑結(jié)構(gòu)形式技術(shù)正在趨于成熟，而新材料配方及其應(yīng)用技術(shù)的研究卻相對要活躍得多。國內(nèi)外都正在較普遍的將高分子材料應(yīng)用在渠道防滲中，尤其是在高分子膜料的應(yīng)用上已取得了不少實用的研究成果。但薄膜易刺破和凍脹地區(qū)凍融破壞的問題還沒有很好的解決。因此，各國都正在不斷研究開發(fā)技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的高分子合成新材料，應(yīng)用高分子材料研制技術(shù)可靠、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)合理的剛?cè)峄旌辖Y(jié)構(gòu)或純?nèi)嵝越Y(jié)構(gòu)作為渠道的護(hù)砌結(jié)構(gòu)，高含沙水、微咸水等將是農(nóng)業(yè)用水中“開源”的主要對象，非常規(guī)水輸配方面的相關(guān)工程技術(shù)研究方興未艾。特殊土體上的水工程建設(shè)技術(shù)，渠道凍脹、材料耐久性劣化機(jī)理和預(yù)測模型和健康診斷技術(shù)也這一方面的的研究前沿。

 

　　我國農(nóng)業(yè)水土科技工作者針對東北、西北和華北等季節(jié)凍土區(qū)，水工建筑物凍害破壞十分嚴(yán)重的狀況，對季節(jié)凍土機(jī)理、凍害規(guī)律、防治措施等進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了可喜成果，得到國際凍土學(xué)術(shù)組織的重視。渠道快速建造技術(shù)、渠道防滲防凍脹措施、成本低、防滲性能好的塑料薄膜、瀝青玻璃布油氈及各種聚乙烯土工膜，新型接縫材料、氯化聚乙烯止水管（帶），高含沙水基本性質(zhì)及其輸水技術(shù)的研究取得了大量的成果，為我國節(jié)水農(nóng)業(yè)工程建設(shè)提供關(guān)鍵技術(shù)。但在低成本的渠道防滲新材料、高分子改性渠道防滲新材料、膜料防滲、特殊土地區(qū)的渠道防滲技術(shù)和不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)水工程模式化、標(biāo)準(zhǔn)化、定量化技術(shù)方面與節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求還有差距。

 

　　二、對策與建議

 

　　充分利用中國楊凌農(nóng)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)信息中心的信息源和省部共建農(nóng)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)試點園區(qū)的優(yōu)勢。通過和西北農(nóng)林科技大學(xué)、楊陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研人員及相關(guān)企業(yè)與農(nóng)戶的密切互動，力爭既能面向世界農(nóng)業(yè)節(jié)水知識產(chǎn)權(quán)前沿，又能與國家農(nóng)業(yè)節(jié)水研究領(lǐng)域中帶有戰(zhàn)略性的關(guān)鍵問題密切結(jié)合，開展系統(tǒng)地國內(nèi)外農(nóng)業(yè)節(jié)水專利技術(shù)問題的跟蹤研究和定點定向服務(wù)。為發(fā)展我國西北旱區(qū)高效節(jié)水農(nóng)業(yè)水土資源的高效和可持續(xù)利用，提供可靠的專利信息支撐和應(yīng)用策略咨詢服務(wù)。

 

　　主要研究與跟蹤服務(wù)重點內(nèi)容為：

 

　?。?）節(jié)水農(nóng)業(yè)的生物學(xué)基礎(chǔ)專利數(shù)據(jù)庫建設(shè)與應(yīng)用策略研究

 

　　抗旱節(jié)水作物種質(zhì)資源鑒選與品種選育

 

　　nn作物高效利用水分調(diào)控技術(shù)

 

　　從更深層次上掌握生物節(jié)水的機(jī)制，形成系統(tǒng)的生物節(jié)水理論與技術(shù)，探索出提高作物水分生產(chǎn)效率的新途徑，為提高作物水利用率和水分生產(chǎn)效率提供最新的專利依據(jù)和新的研發(fā)途徑。

 

　?。?） 旱作節(jié)水理論與技術(shù)專利數(shù)據(jù)庫建設(shè)與應(yīng)用策略研究

 

　　土壤水分養(yǎng)分運(yùn)移及其有效性

 

　　水肥耦合效應(yīng)及其調(diào)控技術(shù)

 

　　面向?qū)嶋H、面向生產(chǎn)，集成國內(nèi)外不同類型旱農(nóng)地區(qū)農(nóng)田水分養(yǎng)分動態(tài)規(guī)律、水分生產(chǎn)潛力和水肥耦合效應(yīng)、模式及機(jī)制；提出以肥調(diào)水，以水促肥，基于土壤養(yǎng)分和水分變化的施肥技術(shù)模式；強(qiáng)化建立以降水高效利用為主的旱作節(jié)水技術(shù)，促進(jìn)形成適合中國西北地區(qū)的現(xiàn)代旱作高效節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)體系。

 

　?。?） 現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備專利數(shù)據(jù)庫建設(shè)與應(yīng)用策略研究

 

　　地面灌溉技術(shù)改進(jìn)與提高

 

　　新型低壓噴微灌專利技術(shù)與設(shè)備

 

　　充分利用現(xiàn)有專利數(shù)據(jù)庫，借鑒國內(nèi)外的專利技術(shù)，提出適合我國國情的以改進(jìn)地面灌溉技術(shù)為主的現(xiàn)代旱區(qū)高效節(jié)水灌溉模式，研發(fā)和集成節(jié)水農(nóng)業(yè)關(guān)鍵設(shè)備，為全面提高西北地區(qū)農(nóng)業(yè)用水管理水平和區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率提供專利技術(shù)和裝備支撐。

 

　?。?） 工程節(jié)水技術(shù)與新材料專利數(shù)據(jù)庫建設(shè)應(yīng)用策略研究

 

　　渠道防滲抗凍脹專利技術(shù)與新材料

 

　　區(qū)域性特殊農(nóng)業(yè)節(jié)水工程建設(shè)關(guān)鍵專利技術(shù)

 

　　多泥沙灌區(qū)管道與渠道輸水工程技術(shù)

 

　　為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程節(jié)水提供新的設(shè)計理論、施工技術(shù)和新材料，節(jié)水工程老化機(jī)理與修復(fù)技術(shù)，為水土資源持續(xù)利用的工程措施提供知識創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的信息保障。

 

　?。?） 區(qū)域水資源宏觀管理數(shù)據(jù)庫建設(shè)和政策建議

 

　　區(qū)域水土資源時空變異特征與趨勢

 

　　區(qū)域水資源優(yōu)化配置的政策與措施

 

　　區(qū)域水土資源動態(tài)監(jiān)測與評價

 

　　利用國內(nèi)外專利數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢，提出面向西北干旱半干旱地區(qū)，特別是內(nèi)陸河流域水循環(huán)與水資源調(diào)控的政策與措施，逐步建立與完善以數(shù)字化流域為載體的區(qū)域水資源調(diào)控宏觀決策支持系統(tǒng)。

 

　　面向地域，面向生產(chǎn)，面向農(nóng)戶，重視生產(chǎn)方式的不斷提升與更新，在水環(huán)境較好和高效生物產(chǎn)業(yè)上率先起步，不斷積累、不斷壯大。