西北牧区人工草地水分运移消耗与高效灌溉优化模式研究

　　简要信息

　　【获奖类型】大禹三等奖

　　【任务来源】国家科技部农业科技成果转化项目

　　【课题编号】04EFN216800349

　　【课题起止时间】2004年11月～2006年12月

　　【完成单位】水利部牧区水利科学研究所、内蒙古农业大学、甘肃省水利厅、内蒙古水利厅

　　【主要完成人】郭克贞、佘国英、魏占民、佟长福、闫有勇、畅利毛、陈德亮、苏佩凤

　　立项背景

　　由于草原生态急剧恶化，引发大规模、频繁的沙尘暴天气，演变为全国性的生态灾难，为加强草原生态保护工作，中央一号文件多次强调发展人工草地、牧区水利，促进人与自然和谐。在甘肃、内蒙水利厅的支持下，开展技术示范推广的同时进行了人工牧草节水灌溉技术的深化、熟化和再创新。在大量示范监测、调研资料和田间试验的基础上，经分析研究、优化集成，形成《西北牧区人工草地水分运移消耗与高效灌溉优化模式》。

　　研究内容

　　（1）研究建立了静态、动态干旱评估模型，人工草地干旱风险评估模型和土壤水分动态预测的BP人工神经网络模型，对抗旱决策具有指导价值。

　　（2）研究了西北牧区气候因子与牧草产量关系，建立了人工牧草产量累积农业气象模型；确定了燕麦、披碱草、紫花苜蓿人工草地SPAC能量(水势)分布规律，水分运移与能量损耗的关系，确定了3种牧草叶水势与土壤、大气水势的关系以及耗水规律。

　　（3）研究了3种人工牧草的耗水规律耗水量，确定牧草需水规律与需水量预报技术；确定了人工牧草的合理灌溉定额，应用动态规划模型确定了人工草地合理灌溉定额与优化灌溉制度。（4）研究确定了3种人工牧草各生育阶段的水分敏感指标和牧草—水模型；应用基于遗传算法的动态规划法确定了3种人工牧草的非充分优化灌溉制度。

　　（４）采用层次分析法建立了节水灌溉草业生态、经济、社会效益评价指标体系，研究确定了人工草地节水灌溉的经济、生态、社会效益。

　　创新点

　　（1）利用能量平衡原理，揭示了3种人工草地“土壤—植物—大气连续系统”能量分布规律，水分运移与能量损耗之间的关系，确定了3种不同科属牧草的叶水势与土壤、大气水势的关系，以及水分的运移消耗规律；

　　（2）在研究3种牧草的需水规律与需水量的基础上，进行了BP神经网络模型需水量预报技术研究；

　　（3）研究确定了燕麦、披碱草、紫花苜蓿各生育阶段的水分敏感指标，建立了3种人工牧草的牧草—水模型，其中燕麦、披碱草牧草—水模型研究在国内尚属首次。

　　（4）在牧草—水模型研究的基础上，首次应用基于遗传算法的动态规划法进行了西北牧区燕麦、披碱草、紫花苜蓿3种人工牧草的非充分灌溉制度优化研究。

　　应用前景及社会经济效益

　　发表学术论文12篇，编著出版学术专著1部。建设示范区1.30万亩，技术辐射55万亩，经济效益＞3亿元，社会、生态效益显著。