向旱而行，科技让每一滴水赋能西北农业
甘肃地处西北干旱半干旱区，是典型的水资源匮乏省份，亩均水资源量仅为全国均值的25%，人均水资源量也不足全国平均水平的一半，水资源短缺已成为制约区域农业可持续发展的核心瓶颈，如何高效利用在干旱缺水地区尤为重要。
如何盘活有限水资源、释放节水科技赋能农业的最大效能，让旱区沃土焕发持续生机？甘肃农业大学干旱灌区节水灌溉与水资源调控创新团队给出了二十年的实践答案。2025年，该团队牵头研发的“干旱灌区智慧灌溉系统研制及农业节水关键技术集成与示范”成果，成功斩获甘肃省科技进步奖一等奖，不仅为西北干旱地区农业节水技术创新树立了新标杆，更向国家节水战略在西部落地生根注入了坚实的科技动能。
智慧云灌溉系统在大田玉米中的应用。甘肃农业大学供图。让旱区的每一滴水都用在“刀刃上”
作为团队负责人，张芮自2007年留校任教那天起，就坚定了“把论文写在西北大地上”的信念。“当时深入河西走廊、陇东旱塬调研时，看到的场景让我至今难忘：种植户凭着老经验漫灌浇水，地里积水横流却浇不透作物根系；肥料撒在地表，一场小雨就随水流失，不仅浪费资源，还造成了面源污染。”张芮回忆道。这些现象让团队深刻意识到，传统灌溉模式已经成为制约旱区农业发展的“卡脖子”问题，必须用科技手段破局。
“旱区的水比油金贵，每一滴水都不能白白浪费。科研工作者的使命，就是要让节水技术真正解决农民的急难愁盼。”张芮常跟团队成员这样说。近二十年来，团队成员顶着戈壁滩的烈日、踏着黄土坡的晨霜，走遍了西北主要干旱灌区，累计开展田间试验千余次，采集土壤墒情、作物需水等数据近百万组。团队发现，旱区灌溉的核心痛点在于“供需错配”——作物需要水时没及时浇，不需要时却浇多了，这正是智慧灌溉技术要攻克的核心难题。
经过反复论证，团队最终确定了“感知-决策-调控”的技术路线，把“智慧灌溉”作为攻关方向。“这在当时是个大胆的尝试，很多人质疑‘农民能用上这么复杂的技术吗？’但我们坚信，只要技术接地气、能增收，就一定能推广开。”张芮表示。团队先后攻克了干旱区作物需水模型构建、低成本传感器研发、水肥耦合精准调控等关键技术，一步步搭建起适合西北旱区的智慧灌溉技术体系。
团队负责人张芮在指导研究生开展设施葡萄水肥精准调控试验。甘肃农业大学供图。从试验田走向百万亩良田
“让作物自己‘喊渴’，让水肥精准‘直达’，这是我们研发智慧灌溉系统的核心目标。”张芮介绍，这些年团队始终围绕这个目标持续攻关，最终形成了一套“接地气、低成本、易操作”的智慧灌溉解决方案。
这套系统的核心是给作物装上“智慧大脑”和“灵敏感官”：土壤传感器深埋地下，实时监测不同深度的水分含量；气象站全天候采集温湿度、光照、风速等数据；后台算法根据作物品种、生长阶段，自动计算最优灌溉量和施肥量，形成精准灌溉方案。“当土壤水分低于作物生长适宜阈值时，系统会自动启动滴灌设备，水流顺着管道直达作物根系，达到预设水分后自动关闭，真正实现‘按需供水、精准滴灌’。”张芮解释道。
团队还配套研发了水肥一体化设备，将可溶性肥料溶解在灌溉水中，实现“水随肥走、肥随水到”，避免肥料挥发流失。“更重要的是，系统能接入天气预报数据，提前预判干旱风险，调整灌溉计划，实现‘水源-引水-输水-蓄水-供水’全链条智慧调控。”张芮补充说。有种植户算过一笔账：用上这套技术后，每亩地浇水次数从8-10次减少到4-5次，节水30%以上，肥料利用率提高20%，作物产量反而提升10%左右，每亩纯收入增加200-500元。
为了让技术适配不同作物和产区，团队针对性研发了特色技术模式：在辣椒、芹菜等经济作物上推广“高垄膜下滴灌+水肥一体化”，每亩节水15-45立方米、节肥10-15公斤；在玉米等大田作物上应用“浅埋滴灌水肥一体化”，破解了大田灌溉成本高的难题，仅定西示范基地就实现每亩节水150立方米；在庆阳旱塬区创新“蓄水保墒耕作技术”，让土壤含水量提高20%，显著增强作物抗旱能力。
“如今，这些技术已在甘肃、青海、新疆等干旱灌区建立多个示范基地，累计推广面积超108万亩，节水总量达1.2亿立方米，相当于8个西湖的水量，真正让科技节水惠及万千农户。”张芮自豪地说。
智慧云灌溉系统在设施葡萄中的推广应用。甘肃农业大学供图。让科创薪火都燃在“田埂间”
“这份省科技进步奖一等奖，是团队近二十年坚守的成果，更是产学研用深度融合的结晶。”张芮表示，团队始终认为，农业科技成果不能锁在实验室里，必须架起“科研-产业-农民”的桥梁，才能真正发挥价值。
依托甘肃农业大学农业水利工程一流本科专业建设点，团队搭建了“水利工程+农业+生态”多学科交叉平台，20余名骨干教师跨领域协作，形成了“基础研究-技术攻关-成果转化”全链条创新格局。同时，团队与中国科学院西北生态环境资源研究院、甘肃省农业科学院等科研机构，以及甘肃省水利水电工程局、引大入秦水资源利用中心等企事业单位建立长期合作关系。“让实验室的理论模型在田间地头得到验证，让企业的市场需求引导科研方向，实现多方共赢。”张芮说。
作为高校科研团队，培养“懂农、爱农、兴农”的接班人是重要使命。“做农业节水研究，既要会解书本上的公式，更要会解田埂上的难题。”张芮常对学生这样说。为此，团队打造了“耕读教育+科研实践+产业服务”育人模式，让研究生走出课堂，深入灌溉一线，围绕“作物需水规律”“水肥耦合效应”等实际问题开展研究。有学生感慨：“在试验田里，我们不仅学会了技术，更读懂了土地对水的渴望，明白了科研工作者的责任与担当。”
如今，团队培养的毕业生中80%以上选择留在西北，投身农业节水、水利建设等领域，成为推动旱区农业现代化的新生力量。“他们带着在试验田里锤炼的本领和对这片土地的热爱，把节水技术带到更多灌区，让科技兴农的薪火代代相传。”张芮欣慰地表示。
面向未来，张芮透露，团队将继续深耕智慧灌溉领域，紧跟国家节水战略方向，探索水、肥、药一体化精准管理新技术，研发更低成本、更易操作的智能设备，让农业节水更智慧、更绿色。“作为扎根西北的科研工作者，我们将始终坚守‘向旱而行、为民造福’的初心，在黄土塬上、戈壁灌区里持续攻关，让每一滴水都成为旱区农业发展、乡村振兴的澎湃力量，为我国节水型社会建设和农业高质量发展，贡献更多西北智慧与西北方案。”张芮坚定地说。
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