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本文导读目录：

1、干旱危及世界粮食安全

2、干旱胁迫下茶园节水灌溉技术研究进展

3、干燥机械+智能化，到底有什么难题要攻克？院士专家这样建议

干旱危及世界粮食安全 ♂

干旱危及世界粮食安全 　　今年以来，由于受到厄尔尼诺现象和部分地区高压及降雨减少等气候因素的影响，全球100多个国家目前正遭遇不同程度的旱灾威胁，造成粮食减产并引发全球粮食安全隐忧。

　　根据美国国家干旱减灾中心旱情检测项目最新数据，目前，美国本土约有50%的面积遭遇中等至严重程度的旱灾，约8.64%的国土面积遭遇罕见旱灾。美国气象局干旱问题专家马修·罗森克兰斯说，如果到7月中旬还不下雨，美国的农场主可能面临灾难。亚洲的朝鲜也正在经历60年不遇大旱，29万公顷农田受灾。欧洲目前也遭受大范围干热灾害的袭击，其中英国的干旱为30年来最严重，法国近1/3的地区因干旱采取限水措施，欧洲第二大小麦生产国德国由于干旱被迫将小麦总产量下调至320万吨，降幅接近10%。非洲东部地区由于干旱严重，已出现大量牲畜因缺水死亡和粮食危机。美国农业部6月中旬发布的全球小麦产量预测表明，到2013年6月1日粮食年度结束时，全球小麦库存预计为1.8506亿吨，这一数字比上年度减少6.1%，创2007年以来最大降幅。这意味着全球小麦供应正在趋紧。

　　干旱造成的粮食减产位于各种自然灾害之首。严重的干旱不仅直接影响粮食产量，导致粮价上涨，而且会阻碍粮食贸易，引发严重的粮食安全问题。今年遭受严重干旱袭击的地区，多是世界粮食主产区和主要出口地区，玉米、小麦等农作物大幅度减产。作为世界上最大的玉米和小麦出口国，美国糟糕的收成一方面可能导致粮价上涨，同时也会抑制美国建立在出口基础上的农业繁荣。事实上，“问题国家”绝非美国一个，干旱也影响了俄罗斯的小麦产量，危及印度的粮食收成，很可能使印度恢复5年前的粮食出口限制。

　　一方面，粮食安全是一个国家自己的事情，防止干旱要靠各国政府自己兴修水利，改进耕作制度，升级作物结构，研究应用现代技术和节水措施等。但是，另一方面，日益频繁严重的旱灾，早已成为世界各国需要共同面对的问题。需要指出的是，世界粮食安全面临的挑战，并不仅仅是自然灾害，一些人为的因素，如投机炒作、贸易壁垒，以及政府有意降低世界粮食库存的政策等，在很多时候也推动着粮食价格的上涨，造成全球粮食供求失衡。

　　随着粮食的战略属性不断增强，发展中国家必须采取正确的粮食发展战略和策略，增加投入，建立和扩大粮食储备，把粮食主动权牢牢掌握在自己手里。就目前来看，加强联合国粮农组织、世界粮食计划署、世界气象组织等国际机构之间的协作，在国际层面和国家层面上，建立起更加一致有效的粮食安全治理体系，这是在数量和质量两方面确保世界粮食安全的可行方法之一。

干旱胁迫下茶园节水灌溉技术研究进展 ♂

干旱胁迫下茶园节水灌溉技术研究进展

资料图

茶产业在经济、文化等领域发挥重要作用，存在巨大的经济效益和良好的生态环保效益。水分作为茶树生命物质，在茶树代谢、生理生化过程中扮演重要角色，对茶树生长发育、茶叶产量和品质的形成有重大意义。

干旱是影响农业生产的主要矛盾，随着全球气候变暖和水资源短缺，干旱对茶叶生产的制约作用日益凸显。叶片蒸腾速率过高或根系吸水困难会导致茶树遭受水分胁迫，因此带来的茶叶损失高于其他非生物胁迫。

加强茶园土壤水分管理，发展茶树节水灌溉技术，有效应对茶树干旱胁迫，对未来茶业发展至关重要，是农业可持续发展的关键组成。

本文在分析干旱胁迫下茶区节水灌溉技术应用现状的基础上，结合茶叶生产现状，汇总茶区节水灌溉技术原理及发展趋势，为茶区规划和引导茶叶产业持续发展提供技术支持和理论依据。

1  影响机理

茶树是一种具有高呼吸的C3植物，蒸腾耗水多，太阳辐射能量的利用率远低于其他C4植物，茶树的生长较其他C4植物对水分要求更高。干旱引起气孔闭合或代谢损伤，造成叶片面积减少，单位叶面积光合速率降低，进而引起光合作用降低。

植物遭遇水分胁迫时，有限的细胞间CO2浓度使光合电子输运成分减少，进而降低分子氧，导致活性氧（ROS）的产生，对光合器官造成严重损害。植物的反应与干旱胁迫的严重程度和持续时间、物种、发展阶段以及与环境因素的相互作用有关。

茶树诸多生理指标会因节水灌溉技术和灌溉制度的不同发生显著变化，如叶片水势、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、茶多酚和游离氨基酸等。干旱对茶树生理生态指标的影响错综复杂，且植物体内的生理反应相互关联、相互影响，干旱胁迫对茶树生理和茶区生态的影响机制仍有待进一步综合探究。

干旱胁迫造成茶叶减产的现象在20世纪80年代后被大量报道。在大多数茶叶种植区，干旱和严重的霜冻造成的茶叶产量减少的程度都在增加。随着全球气候变化，干旱严重威胁到中国、肯尼亚、斯里兰卡和印度等茶叶生产国的茶农生计安全。

一般情况，茶树具备牺牲光合作用来应对水分胁迫内在机制。如果水分胁迫时间延长，茶树的生长和生产力就会大大减少，直至死亡。干旱胁迫作为影响茶叶生产的主要非生物因素，对产量的影响高达14%~33%，甚至会造成6%~19%的植物死亡率。

Salardini AA发现伊朗茶叶的产量和对化肥施用的反应根据供水情况变化很大。生长期内，降雨数量和分布不利的情况下，灌溉在增加产量方面效果大于施肥。Roy S等研究表明，水分供应充足的树木和植物可以降低红蜘蛛的侵害。因此，应该注意提供适当的灌溉，避免茶园遭受水分胁迫。

干旱胁迫下茶树节水栽培的根本途径是选育、推广耐旱品种。Gupta S等研究表明cDNA-AFLP技术能够识别抗旱基因或转录物，实现抗旱性状的表达。

郭春芳鉴定出铁观音、玉龙、和毛蟹等15个节水高产茶树品种。水分利用效率（WUE）是植物抗旱能力的重要指标，指的是植物消耗单位数量的水分所同化的CO₂数量，植物WUE不仅与自身的遗传基础密切相关，也受众多外界因素的影响，通过节水灌溉技术措施实现茶树高WUE，是抵御水分胁迫的关键，也是茶区节水抗旱理论研究的重点。

茶园水分散失的主要途径有植物蒸腾、棵间蒸发和深层渗流等。棵间蒸发和深层渗流属于无效耗水，在干旱已成为制约茶叶生产的主要气象影响因子的当下，实现茶园高效节水保水，应采取科学的节水灌溉技术，减少茶区无效耗水，提高茶树的水分利用率。

实施茶农负担得起的高WUE的高效灌溉系统，才能有效应对气候变化和水资源短缺带来的挑战。目前茶树节水抗旱技术主要集中于工程措施、农艺措施、抑蒸集水和管理节水等方面，其他一些智能化、现代化新技术的渗入揭开了茶区高效节水灌溉的新篇章，成为现代化节水茶区建设的发展方向。

2  研究现状

2.1  基于工程措施的节水灌溉技术

1974年，节水灌溉技术从墨西哥引入中国，在各省、市和自治区迅速推广应用，对农作物、蔬菜、果树、花卉和草坪等植物的节水效果显著，对现代化生态农业园区建设发挥了重要作用。20世纪90年代起，节水灌溉技术在茶树上得以推广，在浙、湘、闽、豫等地区茶园应用广泛。

高效节水灌溉包含了对除土渠输水和地表漫灌之外所有输、灌水方式。输水方式从渠道输水发展至管道输水，输水过程的水利用系数从0.3提高到0.95。灌水方式从地表漫灌发展为喷灌、微灌直至地下滴灌，水的利用系数从0.3提高到0.98。节水灌溉方式的选择应因地制宜，充分考虑气候、环境等综合因素，以增效适用为原则。

滴灌、喷灌和微喷灌是常用的茶园节水灌溉方式。陈瑞明通过对乌龙茶节水灌溉综合技术的研究表明，从整体角度考虑，喷灌效果好，从节水角度考虑，滴灌效果最好。

缪子梅等通过对白茶根区地下40 cm处土壤相对含水量下限进行65%、75%和85%的控制灌溉，研究表明，喷灌能明显增加产量，增产幅度达18.18%~54.55%，相对含水量85%的处理增产效果最佳。微灌能很好控制灌水量，做到适时适量供水，特别是在保水性差的茶园节水效果更为明显。

相同的农艺栽培技术措施情况下，大棚茶树应用微灌系统适时适量灌水后，更能提高光合作用效率，使萌芽提前，产量显著提高。微喷灌可以实现茶树表面和地面水分喷洒均匀，有效地减轻干热对茶树的危害，有利于茶树的生长发育和产量提高。

Yang L J等研究表明滴灌可以在根区保持良好的土壤水分状况，从而提高植物吸收的磷利用率。Liu R等通过对丹江口水库茶区的研究表明，滴灌不仅能降低总氮总磷的损失，还能保持产量，是一种很好的灌溉方式。

广东名优茶园采用微喷灌、滴灌等灌溉方法，显著提高茶树根系周围的土壤含水量，实现茶叶增产，可节水30％以上，且滴灌的灌溉水利用率达到微喷灌的1.5倍。

2.2  基于农艺措施的节水灌溉措施

土壤水分是茶树生理生态需水的主要来源，对茶树的生长发育和产量有着直接的影响。地面覆盖能显著改善土壤水分状况，提高土壤肥力，减少土壤养分流失，提高茶苗的成活率，促进茶苗的生长。

地面铺草处理可在茶园0~20 cm的土壤层内提高8.3%~12.6%土壤含水量，增加0.25%有机质。综合考虑茶树生长、茶叶产量、水分和养分利用率、环境安全和经济效益等因素，秸秆覆盖是夏季茶园地面覆盖的可行措施。在江北茶区，尤其是山东半岛地区，由于春秋短暂，冬夏较长，夏季成为促成幼龄茶树成园最为关键的时期。

另外，增施有机肥料，不仅能够提高土壤有机质含量，还能促进土壤团粒结构的形成，增加毛管水含量，减少蒸发。在防止断根的基础上采取深耕中耕等方式。一方面可以增加土壤蓄水容量，改善作物根系生长环境，提高土壤水的利用率；另一方面可减少棵间蒸发，促进灌溉水及降雨贮存和利用，节水增产效果显著。

2.3  抑蒸集水栽培

解决山地茶园季节性干旱缺水，应充分利用自然降水。园地选择在生态条件良好，土层深厚、土质疏松和排水保水性能良好平地、丘陵和低山建成节水保水型茶园，在水源不足的山坡地茶园上采取雨水富集与利用技术。山地茶园建园时可以在每0.67~1.33 hm²的茶园下方建立供茶园施肥、喷药和灌溉之用的蓄水池。进水口处挖积沙坑，以免池内淤积泥沙。

2.4  茶区其他管理节水

亏缺灌溉是在某个灌溉定额的基础上取得最大的经济效益，在茶树种植中可以起到节水的目的。良好的亏缺灌溉体系，会给茶树生长造成少许压力，可以通过节水达到提高茶叶品质的目的。

旱季来临前不适合中耕除草，因为杂草作为天然屏障，可以减少太阳对茶树和土壤的辐射。旱季前2~3个月，修剪茶树，减少蒸腾，降低茶树水分消耗，提高茶树耐旱能力。

喷灌、沟灌等全面灌溉不宜在中午进行，应选择清晨、傍晚。防止中午天气闷热，地温高，浇灌时迅速蒸发的水汽，“烫死”茶树。茶园铺草、地膜覆盖、遮荫、适当施肥和浅耕培土等方式可以综合应用达到节水的目的。

3  现代化节水灌溉系统应用

随着先进的科技向农业的不断渗透和广泛推广应用，节水灌溉技术正朝着综合化、系统化、智能化和精准化方向发展，现代化节水灌溉系统发展日新月异。

日照地区部分茶园采用微喷灌自动化技术以湿度指标进行自动化控制，集成了以智能、预置、随机和控制监测系统，适时适量供水，严格控制灌水量，节水3 150 m³/hm²，较一般微喷灌节水540 m³/hm²。

何华兴等利用风能将水扬提到山顶蓄水池，不仅为山地果茶园提供灌溉水源，而且采用太阳能蓄电池供电的灌溉自动化控制系统，实现生态茶园灌溉的节能化和网格化。

另外，结合无线传感器网络、数据库技术、PLC技术开发的智能化茶园喷灌系统，在精确采集和监测茶树需水信息和土壤、气象相关信息的基础上，自动生成灌溉方案，实现了自动精确灌溉。

4  存在问题及展望

茶树受干旱胁迫的影响程度受茶树品种、地理环境、气象条件和管理方式等多种因素影响，各种影响因子之间存在着相互影响、错综复杂的关系。针对不同地区节水灌溉方式的选择、灌溉技术参数的确定仍有待于进一步完善，节水灌溉对茶树各生育期各项生理指标影响机制极其复杂，已有的研究未能形成较完备的理论体系，节水灌溉条件下不同环境下茶树生理生化过程、产量、品质的研究亟待深入。另外，现有的理论在实际应用中可能出现一定的偏差，难以从全面的角度指导实际生产。

茶园节水灌溉研究应完善不同区域环境下茶园气象要素、环境要素、生长指标和品质指标等要素的采集，加强对各要素变化分析，建立基于节水灌溉条件下茶树不同生育阶段生长、品质等生理生化指标动态响应模型，因地制宜的对不同灌溉条件下茶叶品质进行综合评价，提出高产、优质、高效的茶园节水灌溉制度。

未来茶园种植管理应该兼顾节约成本的基础上，融合信息化、自动化等先进科技，实现节水灌溉综合化、系统化、智能化和精准化，高效应对干旱胁迫。

来源：2018年9期《农业工程》（中国科技核心期刊）

作者：杜守建  刘泉汝  王娟  

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干燥机械+智能化，到底有什么难题要攻克？院士专家这样建议 ♂

干燥机械+智能化，到底有什么难题要攻克？院士专家这样建议

4月11日，2018中国谷物干燥机械装备智能化研究学术论坛在安徽省六安市隆重召开。

中国工程院、国际欧亚科学院院士、中国农业大学教授汪懋华，中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江，中国农机工业协会会长陈志，中国农业机械化协会会长刘宪，农业农村部农机试验鉴定总站副站长郭建辉，行业专家、学者，安徽省、六安市各相关单位负责人，以及媒体记者等100余人参加了论坛。

部分与会嘉宾合影

目前，我国已成为世界农机制造和使用大国，但还不是农机强国。与世界先进水平相比，我国农机产品除了在设计、制造、检测等环节存在不小差距外，在智能化和信息化技术的应用方面仍旧是短板，而这些已然是世界农机发展的主流趋势。

在“十三五规划”战略框架下，结合《中国制造2025》、中央1号文件及云计算、大数据战略，我国谷物干燥装备的领军企业安徽辰宇机械科技有限公司（以下简称辰宇科技）希望能在基于大数据服务平台的谷物干燥装备自动化、智能化、信息化方面取得重大突破，同时也希望以此开启中国农业机械谷物干燥领域智能制造新时代，因此，辰宇科技聚贤融智、凝聚思想，承办了此次学术论坛。

论坛现场

该论坛由“现代精细农业系统集成研究”教育部重点实验室、国家农业信息化工程技术研究中心、中国农机化导报、《世界农业》杂志、安徽农业大学工学院共同主办，国家级六安经济技术开发区、安徽省六安市农业机械管理局协办。

院士把脉干燥机行业智能化发展

汪懋华院士作了《新时代、新征程，推进我国谷物干燥装备创新发展的思考》的主题报告。他从“新时代农业农村现代化发展的新征程”“跨入新世纪来我国农机化发展的历程回顾”“‘中国制造2025’将引领我国由世界第一制造大国向世界强国发展”“我国谷物干燥装备创新发展的思考”4个方面进行了高屋建瓴的阐述。

汪懋华院士作报告

汪院士说，信息化是农业现代化的制高点，要大力推进农业机械化与信息化的深度融合发展。在谷物干燥装备方面，我国谷物产后处理工艺与装备发展滞后，是推进农业全程机械化发展的首要问题。

2017年，我国机械烘干粮食11226万t，仅占全国粮食总产量的18.2%。而国外粮食干燥机械研究起步于20世纪40年代，五六十年代发达国家基本实现了谷物干燥机械化，六七十年代谷物干燥实现了自动化，七八十年代谷物干燥向高效、优质、节能、降本和计算机控制方向发展。近几年来，谷物干燥过程计算机模拟、专用软件开发，对干燥机械的设计和产品质量的改进起到了重要的促进作用。

对于我国谷物干燥装备今后的发展，汪院士指出，实施《优质粮食工程》是有效化解农业装备供给侧结构性改革的重要一环；要支持一批谷物干燥装备创新企业开展谷物产后服务体系建设；跟踪科技革命与人工智能2.0发展新趋势，赢得农业装备产业发展新未来。

赵春江院士从技术的角度作了《加强现代信息技术应用  提高谷物干燥装备现代化水平》的主题报告。他认为农机装备信息化是世界发展趋势，现代信息技术在农机装备设计制造、生产作业及管理服务等方面广泛应用，提高农机装备自身价值、提高作业效率效能，提供高效便捷的运维服务。

赵春江院士作报告

提高农机装备信息化的关键环节包括制造信息化（设计、制造、检测），产品信息化（精准农业农机装备），生产作业信息化，管理与服务信息化，以及售后服务信息化。

赵院士建议，我国谷物干燥装备应加强信息技术的应用。国际上有很多知名品牌和团队在做谷物烘干装备的研发和生产，而他们基本都实现了谷物干燥过程的自动监测、自动控制，以及基于互联网+的群体控制。

以国际知名烘干机械生产商Sukup公司为例，其用户对他们的评价是：“当我们和你们的销售代表交谈时，我们学到了温度监控和风扇控制可以防止谷物失去价值。”

赵院士强调，谷物烘干是一个复杂的庞大的系统，智能化的烘干监测、控制体系建立以后，对于企业提升产品质量、提高效益有重要的意义。他预测，数字技术将创造粮食干燥的新未来。

他建议辰宇科技要加强信息技术的应用，提高生产制造的信息化水平；同时也建议公司的产品可以到东南亚国家开拓市场。

众专家献计献策话未来

陈志会长指出，从技术层面分析，节能、环保、效率、品质都是烘干机企业的追求，而智能化是未来的发展方向。从市场层面分析，既有综合企业进行入烘干机制造领域，也有像辰宇科技一样的专业团队，究竟谁能主宰烘干机械制造领域并引领行业健康发展，需要依靠市场机制进行优胜劣汰。

刘宪会长表示，谷物烘干装备是农机化领域增长比较快的子行业，2017年谷物烘干机增长30%左右，2018年继续保持增长态势，市场潜力巨大。近期，互联网、大数据、人工智能发展方兴未艾，必将推动农机装备质量提高，烘干机作业效率提升。面对烘干机行业目前无序发展的现状，他建议要探讨烘干机市场如何理性发展，以及在技术上如何攻克在线监测的难题。

刘宪会长致辞

郭建辉副站长分析了谷物烘干机保持高速发展的原因。他认为，一是消费者对食物、谷物品质需求的提高；二是组织模式的创新；三是农产品生产品牌化、集中化趋势刺激了谷物烘干市场的发展。

中国农业大学杨敏丽教授希望辰宇公司能够坚持初心，不忘使命，为行业、产业发展提供更好的产品，为农民增收、农业增效作出新贡献。

安徽农业大学工学院院长曹成茂教授说，大力发展粮食烘干是农业规模化产业化的必然要求。目前，我国粮食机械化水平与欧美国家相比还比较低，技术比较落后，创新能力不强，亟需从政策层面出台扶持措施，推动粮食烘干行业健康持续发展。他还提到，智能化、高效率的烘干设备将是未来的发展方向。

曹成茂院长致辞

中国农机流通协会副秘书长张华光表示，用户最关注的是产品品质，这也是辰宇科技发展壮大的重要原因。同时他建议烘干机企业在产品功能上进一步拓展，研发多种作物通用型烘干设备。

辰宇科技创始人、董事长段贤伍提出了对烘干机行业发展的建议。一是着力推进粮食干燥全面机械化、智能化；二是着力加快中国谷物干燥机械化科技创新，加快研发高效、低耗、智能化干燥设备；三是着力抓好谷物干燥社会化服务体系建设，积极培育专业化、综合性的农机服务组织，探索完善全程托管、“互联网+”谷物干燥机等服务新模式和新业态。

段贤伍董事长致辞

辰宇科技的成长之路

论坛举办期间，也恰逢辰宇科技新工厂落成乔迁之喜，与会嘉宾参观了其智能化生产基地。

早在2006年，辰宇科技前身瑞辰机械厂在江苏无锡成立；2008年，迁址到六安经济开发区；2017年，重新扩建厂区，新厂围绕“传承中国文化、弘扬六安文化、宣传辰宇文化、坚持规范化、完成智能化”内容进行建设，力争打造成园林式的制造企业。

段贤伍董事长向与会嘉宾介绍新工厂情况

辰宇科技产品覆盖5大系统、4大类、18小类。主要包括5H系列低温谷物干燥机、5L系列经典热风炉以及悬浮式热风炉等产品。

其中5H系列低温谷物干燥机广泛适用于稻谷、小麦、玉米、大豆等多种谷物及种子的烘干，可保证谷物的烘干品质及种子发芽率，提高谷物的营养价值；微电脑控制、自动报警、在线水分检测等功能，使得干燥机自动化程度高、操作简便、连续工作时间长、烘干成本低，确保了谷物烘干精确安全。

5L系列热风炉采用秸秆、稻壳、废柴等生物质原料作为燃料，充分利用废弃资源、降低客户使用成本的同时，有效降低能耗、节约能源、优化环境。

干燥机流程组合系统

在晨宇科技产品展厅，展示了公司2006年生产的第一代产品5H-10型谷物干燥机，至今已经安全运行了10多年，在安徽一些用户的家中，目前仍在使用。

经过10多年的发展，目前辰宇科技拥有1个总公司、3个子公司、1个试验中心、8个管理系统、14个部门，产品在国内覆盖所有产粮区，在国外覆盖22个国家和地区，获得85项产品荣誉、5项发明专利、5项科技成果和90余项专利。

生产车间一角

肩负着“聚焦农机产业，持续为社会和客户创造价值”的使命，辰宇科技正向“国内一流品牌”的目标迈进！