作物水分高效利用理论与实践

课程编码：1802090903Z1M3002H 英文名称：Theoretical and Applied Water Efficiency in Crop Production 课时：50 学分：2.50 课程属性：专业课 主讲教师：刘秀位等

教学目的：水资源短缺是干旱区半干旱区农作物生长的主要限制因素之一，如何实现作物水分高效利用对保障国家与区域粮食安全和水资源安全至关重要。作物水分高效利用理论与实践是在传统的作物逆境生理学、作物栽培学、分子生物学基础之上，融合前沿的表型组学和同位素水文学的原理和方法，研究作物抗旱节水机理、需-耗水规律和水碳耦合过程以及智慧节水机制与途径等。通过本课程的学习，使研究生掌握作物高效用水的基本原理和调控途径，并了解当前先进的作物表型观测技术和农田水碳同位素研究方法与手段，把握作物高效用水研究的国际前沿；通过田间实践学习，有助于研究生熟悉我国北方水资源短缺区作物生产状况、作物水分试验和智慧节水农业发展布局等，综合运用所学知识、开拓研究思路。教学要求：本课程教学以作物水分生理、作物地上地下协同调控、农田系统水碳耦合过程和智能节水的研究为基本出发点，学习传统栽培调控和智慧节水综合提高作物抗旱节水机理的调控途径。因此，教学上要求学生：1）掌握作物水分生理学、作物表型组学、同位素水文学的基本知识，基本原理与基本技能。 2）具备综合分析问题，解决实际问题的能力，为开展植物水分利用相关的研究奠定基础。

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第一章 作物水分高效利用的研究进展 6学时 刘秀位
第1节 绪论
第2节 国内外研究进展
第二章 农田水分过程与传输理论 6学时 张玉翠
第1节 地下水-土壤-植物-大气连续体理论
第2节 农田水分循环与传输过程
第三章 作物水分利用的生理学机制 6学时 刘秀位
第1节 主粮作物节水栽培生理机制
第2节 杂粮作物旱作栽培生理机制
第四章 作物高效用水研究技术与方法 6学时 张玉翠
第1节 作物高效用水研究方法和技术
第2节 典型案例和实际应用
第五章 农田水分信息观测技术与方法 9学时 刘秀位
第1节 作物地上-地下表型观测技术
第2节 土壤水分观测技术
第3节 高水效作物表型组学及鉴选
第六章 作物水碳耦合机制与观测技术 6学时 张玉翠
第1节 农田不同尺度的水碳耦合理论
第2节 稳定同位素与微气象技术在作物水碳耦合研究中的应用
第七章 节水农业未来发展讨论
第1节 农业节水研究中未解决的关键问题探讨 3学时 刘秀位
第2节 智慧节水农业的过去、现在与未来 3学时 张玉翠
第八章 作物高效用水野外实践 3学时 张玉翠
第1节 试验站参观学习
第九章 考试 2学时 张玉翠
第1节 开卷考试

刘秀位，男，中国科学院“人才计划”入选者，遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心研究员，博士生导师，节水农业团队执行首席。2015年博士毕业于中国科学院大学，2015-2019年分别在美国的Texas A&M University和Noble Research Institute从事博士后研究工作。承担国家重点研发计划课题、中科院人才计划择优支持项目、河北省重点研发计划项目、河北省自然科学基金、国家重点实验室开放基金和中科院战略先导专项等研究任务。主要从事作物高效用水的地上地下协同调控方面的研究工作，近年来在根系原位测量技术、理想深层根系构型、根系调控等方面取得了重要进展。发表论文40多篇，以第一/通讯作者发表论文20篇，其中在New Phytologist, Plant and Soil，Agricultural Water Management，Organic Geochemistry和Crop Science等杂志发表SCI论文15篇；论文总被引用1000次，其中单篇论文最高引用100余次。申请专利7项，授权专利2项；参与制定地方标准1项。
张玉翠，女，博士，研究员/农业水资源研究室副主任，中科院青年创新促进会会员，入选河北省“三三三人才工程”，国际水文科学协会中国委员会同位素分委员会委员、河北省农业系统工程学会理事。2013年博士毕业至今在中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心工作，从事农业生态水文与节水机理及技术研究。通过建立主要农业土地利用类型通量监测网，结合微气象、同位素、遥感和模型等方法，精准量化了农田生态系统耗水结构、来源及节水潜力，解析了地下滴灌技术的系统铺设参数与节水增产节肥效应，阐明了气候变化背景下的农田生态系统生产力形成过程的水-碳作用机理，明确了区域农业节水的水平衡策略与实现途径。在本领域国内外主流期刊上共发表学术论文47篇，其中SCI论文27篇，含第一/通讯作者SCI论文11篇（8篇Top期刊），发表的论文被领域内国际权威期刊Nature Reviews Earth & Environment、Science Advances和New Phytologist等引用，总引951次，SCI他引573次，单篇最高引用156次。先后主持了3个国家自然科学基金项目和2个国家/省重点研发计划课题等，先后荣获2016年度河北省自然科学奖二等奖（3/5）、2018年度河北省自然科学奖一等奖（5/5）和2019年度中国科学院杰出科技成就奖（14/20）；论文/报告分别获得中国自然地理学会优秀青年论文奖、中国生态系统研究网络“十佳”青年优秀学术论文奖、ChinaFLUX优秀论文奖、首届优秀共享开放遥感优秀数据集奖和第二届中国陆面蒸散发大会优秀青年学者报告奖；参加编写专著2部，获得专利6项。