特殊的地理和气候条件，让云南江河纵横、高原湖泊广布。云南境内，径流面积100平方公里以上的河流有908条、湖泊面积超311平方公里，水资源总量居全国第三。然而，由于有效灌溉面积与播种面积不匹配、土地保水能力差、工程性缺水严重等，全省仅有约47%的耕地可实现一般性灌溉，全省水资源有效利用率不足10%。
在此背景下，每当遇到旱情，云南就会出现农作物受灾、群众饮水困难等问题。要破解这些难题，保障农业健康发展，大力发展节水农业势在必行。
近年来，云南不断加大资金投入，依托高标准农田建设项目等强化灌溉基础设施建设，研发并推广一大批节水生产技术和工程体系，使节水生产覆盖面不断扩大。但从总体上看，科技成果少、转化难、水资源有效利用率低等问题依然明显。对云南来说，继续加大高效节水技术和节水工程体系建设，提高水资源利用效率，是保障云南粮食高产稳产和进一步做特“绿色食品牌”的基础工作，需要久久为功。
$[page]$综述
云南大力推进节水农业
云南是典型的季节性干旱区，耕地高水位低，喀斯特地貌面积分布较广，土壤保水能力较差，农业生产中缺水现象突出，“靠天吃饭”情况明显。正因如此，积极发展节水农业意义重大。
近年来，云南省委、省政府结合做特“绿色食品牌”，通过推进高标准农田建设、高效节水技术研发转化等措施，大力推进节水农业建设。
昆明理工大学”三七避雨“节水生产技术实验基地
节水农业机遇多
昆明市晋宁区是环滇池生态敏感区，同时又是玫瑰等特色“云花”主产区，全区仅花卉种植面积就达6.1万亩。长期以来，晋宁区花卉种植模式传统，标准化、设施化水平低，“大水漫灌”生产不但效益不高，也给滇池流域生态保护带来一定的农业面源污染风险。对此，2020年以来，国家、省、市各级共下达2亿多元专项资金，支持晋宁区打造高标准农田7万余亩，其中7000万余元投入灌溉渠及部分基地水肥一体节水系统建设中，在助力该区农业节水化生产的同时，有效杜绝了农业面源污染。
近年来，昭通市昭阳区结合农业发展实际，推进5万亩高标准农田建设，其中投入专项资金700万余元，修建硬基排灌水渠7.05公里、蓄水池2座，并通过培训新农人、引导合作社和种植企业建设水肥一体化灌溉系统等方式，打造出2000亩水稻绿色优质高效示范农田，节水成效和经济效益均十分明显。
“发展节水农业，归根结底是发展绿色高效农业。传统的大水大肥种植方式不但造成水资源浪费，还会带来农业面源污染风险。”据云南省农业农村厅农田建设处有关负责人介绍，近年来，云南结合山区耕地多、保水能力差、规模化灌区面积小、季节性干旱严重等实际，围绕贯彻落实国家相关政策文件，编制出台《云南省高标准农田建设规划（2021—2030年）》等配套政策文件，将节水农业基础设施建设作为高标准农田建设的3大指标之一，全面加快推进。
2022年，云南出台高标准农田建设资金管理办法，明确每个高标准农田建设项目中投入节水设施的资金不少于项目投资的30%，有效保障了节水设施项目建设。目前，云南已累计建成高标准农田3413万亩，占耕地面积的42%，其中70%左右实现有效节水生产。
节水技术发展快
云天化国家级现代花卉产业园是出口“云花”的主要生产基地。2022年，该基地围绕节水化、设施化生产需求，建设了南北长2.2千米、东西宽440米、占地达70万平方米的温室大棚。该产业园花卉板块总经理朱震告诉记者，基地节水化生产主要采取基于工业级农业物联网的“5G智能化水肥一体化灌溉系统”，所有花卉的生产都依托建立在加温轨道上的无土栽培器皿，水肥通过智能调节后实现精准施用并形成内部循环。1立方米水配比肥料后实现的栽培效益，是普通大棚采用传统滴灌方式的七八倍，是传统漫灌方式的数十倍。
2022年，经过层层筛选和专家评议，云南省水利设计院联合武汉大学、长江科学院、昆明理工大学等单位共同完成的《滇中高原农业节水与水资源配置关键技术及应用》项目，获中国农业节水科技奖一等奖。这是云南牵头自主完成的又一重大节水技术和节水项目，目前已进入示范推广阶段，为云南节水农业发展探索出一条新路。
发展高效节水农业技术，是云南做特“绿色食品牌”的必由之路。一方面，云南水资源丰富，但耕地往往高于水位，土壤保水能力普遍较差。另一方面，云南特色农业发展已总体进入提质增效阶段，面临的主要问题不是种不出，而是高品质绿色、有机产品较少。研发高效节水技术，推广节水工程体系，是一件久久为功的事业。
2013年，云南制定《云南省农业节水纲要（2013—2020年）》；2021年，出台《云南省高标准农田建设规划（2021—2030年）》，都把节水农业技术研发和推广应用摆在突出位置。在各方的共同努力下，云南研发并不断推广5G智能化水肥一体化灌溉系统、智慧水泵加压喷灌技术、智慧低压管道灌溉技术、农艺节水技术体系等一大批先进节水技术，与之配套的硬基田间沟渠工程达300多万件，包括高标准农田在内的精准节水示范推广面积近4000万亩。
节水短板亟待补
“我们种植马铃薯、辣椒等作物的这片地属于山坡低产田，政府尚未统一修建灌溉设施，灌溉主要采取农膜保水加自建滴灌管网。”富民县大营村特色农业种植大户老马告诉记者，由于今年干旱严重，农膜使用又受到限制，仅靠自建的滴灌系统难以满足作物生长所需，这让他愁容满面。
老马所说的灌溉方式，就是云南已规模化示范推广多年的“膜下滴灌”技术，这种节水技术依托成本低廉的农户自建滴灌管网，利用农膜保水特性，在少量滴灌后覆膜实现节水生产。由于投入低、效果好，深受干旱地区和山区、半山区群众欢迎。
然而，随着国家高标准农田建设的推进和对农业面源污染的治理，各地对农膜的使用政策逐步收紧，“膜下滴灌”技术失去农膜这一“搭档”，效果大打折扣。而目前的节水农业技术中，能像“膜下滴灌”技术这样推广使用面积较大、建设使用成本低廉、广受农民欢迎的并不多。从总体上看，廉价节水技术正处于青黄不接的阶段。
此外，记者还了解到，在云南节水农业发展中，节水农业建设资金投入偏差问题不同程度存在。受访的业内人士纷纷表示，农业农村、水利等部门每年都下达高标准农田和田间水利建设等方面的专项资金，甚至有高标准农田建设中节水项目配套资金不少于三成的规定。然而，在实际中，不少水利建设资金往往被县、乡自行“统筹”使用，造成硬基沟渠、排灌系统、节水滴灌系统建设滞后，甚至在节水项目建设中出现企业与民争利的情况，值得警惕。
本刊记者刘宇/文图
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推广“孪生技术智慧灌区”获益多
近年来，云南农业大学水利学院围绕水利部和云南省委、省政府工作部署，基于数字化农业发展现状，构建起“孪生技术智慧灌区”工程模型，成为云南唯一的“智慧农水”建设方面省部级重点课题，为破解云南工程性缺水和优化升级高效节水技术探索出一条新路子。
弥渡县现代农业产业园高科技生产设施大棚一角
探索灌溉新技术
“得益于‘数字云南’建设，我省的智慧农业已发展到一定水平。针对云南农业生产实际，我们搭建起基于农业物联网的作物需水智能算法、灌区农情高分遥感智能监测分析、智慧灌溉水安全评估与预警分析等大数据的作物生长数字孪生模型关键技术——‘孪生技术智慧灌区’工程模型。”云南农业大学水利学院院长、城乡规划设计研究院院长、云南省农业节水工程研究中心主任李靖告诉记者。
据悉，近年来，国家持续推进农业灌区续建配套与节水改造项目，补齐灌区灌排工程短板，但工程性水资源紧缺、农业节水技术发展缓慢等情况尚未得到根本改变，粮食稳产高产和特色农业提质增效用水保障压力巨大。在此背景下，研发新的、系统性的农业灌溉体系势在必行。
2020年以来，李靖团队结合云南实际，以龙头企业农业物联网数据和“数字云南信息管理系统”大数据为基础，依托作物生长的数字模型算法和灌区水资源实际情况，重点探索应用数字孪生技术，构建起灌溉工程数字孪生模型。
李靖告诉记者，“孪生技术智慧灌区”工程模型不是一个单一的技术体系，而是一个基于数字化算法、包含诸多具体水利工程技术、灌溉技术和节水体系在内的大型综合性智慧农水工程体系。通俗地说，就是在大数据算法下的多种技术、技术体系、工程体系相互配合依附孪生的工程模型。如今，这套模型已在全国推广，并成为云南唯一的省部级重点水利工程科技项目。
实现高效节水
据了解，多年来，节水农业生产技术在云南推广应用不尽如人意，主要原因是，一方面耕地分散，建设节水设施成本较高；另一方面，云南特色经作种类丰富，对技术的多元化需求较高，而目前推广的节水技术多为单个技术或单一技术体系，缺乏配套和孪生技术支持，难以满足多元化需求。
随着“孪生技术智慧灌区”工程模型的应用，上述局面得到一定程度的改善。比如，它可面向不同区域和农业生产场景，通过算法和算力应用，提出智慧灌溉综合解决方案，为高效节水提供“一张网”技术支撑。
弥渡县气候多样，“一山分四季、十里不同天”的情况十分明显。在这里从事农业生产，对技术的多样性要求很高。在这样的背景下，弥渡县现代农业产业园利用“孪生技术智慧灌区”工程模型，将玻璃温室、智能加温温室、冷藏保鲜库、智慧物料仓库、智慧分拣车间、智慧水肥环控系统进行有机互联，实现基地环境监控、水肥灌溉、病虫害管理、采摘管理、产销管理、仓储物流等全产业链智慧管理，有效解决了不同生产区域、不同作物、温室内外对节水技术等生产技术的多元化需求，节水效能和精准灌溉效率高达80%。
破解工程性缺水
“云南是一个缺水地区，一半以上耕地靠天吃饭。”李靖认为，云南属于典型的工程性缺水地区，耕地普遍高于江河湖泊水位，提水灌溉基础设施滞后、灌区面积小。因此，基于算法算力的“农光互补提水”体系，就是利用该模型破解工程性缺水问题的典型案例之一。
近年来，国家实施了一批“农光互补”复合经营发展模式。然而，无论是在荒山建设光伏基地，还是利用群众民房实施“绿色建筑”改造，“农光互补”的主要着力点都集中在光伏发电上。而李靖团队依托“孪生技术智慧灌区”工程模型，结合区域农业发展实际和工程性缺水突出问题，与中电建新能源集团股份有限公司合作，利用孪生技术理念，搭建了“农光互补提水”技术模式。
据了解，该团队在武定县万德村，通过建设光伏发电工程，在实现光伏发电并网的同时，在光伏支架下或光伏大棚内仿生种植食用菌和养殖鹅、兔、鸡等，而生产用水则靠依附于光伏电站的孪生提水工程从河谷取水作为保障，全程依托数字算法和算力实现高效智慧管理和调度，既提高了单位土地综合收益，又解决了生产用水和生态修复用水的问题，可谓一举多得。
2022年底，该项目已得到省级有关部门批准，目前正在紧锣密鼓地建设推进中。
本刊记者肖宇/文图
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宾川县：“老旱区”建成“花果山”
宾川县年均降雨量为469毫米，而蒸发量却高达2518.5毫米，特殊的地理区位及气候条件造成宾川十年九旱，资源性缺水和工程性缺水并存。近年来，宾川县以农业水价综合改革和高效节水灌溉项目建设为抓手，走出一条引水绿山的水果产业发展之路，实现农户、投资经营主体和政府三方共赢。
工作人员查看节水农业的水阀情况
探索合理水价机制
“今天的宾川，果园成片，然而之前却是另一番景象。”宾川县水务局副局长李自平介绍说，宾川地处金沙江干热河谷地带，由于干旱少雨，加之喀斯特地貌使然，以前的农村人畜日常用水都成问题，根本没有水源来发展水果等特色产业。
2006年，宾川县开始试点发展节水农业，经过不断探索，取得一定成效。近年来，宾川县按照“统一规划、依水布局、整合项目、集中连片、以点带面、全面推进”的原则，编制实施一系列方案和措施，助力当地农业水价综合改革、高效节水灌溉建设迈上新台阶。
管好水、用好水的前提是引好水，在基础设施建设方面，宾川县构建了以洱海补水、本区蓄水、金沙江提水为源，以库库相通的几大水库为点，以纵横交错、干支相连的沟渠为网，以田间节水管网为末梢的现代化供用水格局，不断扩大灌区面积，满足农户生产用水需求。在用水价格方面，按照不超过亩均产值的3%，对灌区经济作物用水干渠供水价格进行调整，并对终端用水价格进行指导，确保水费支出在农户可承受的范围内。
“目前，灌区干渠供水价格为0.21元/立方米，终端水价在0.5～1.09元/立方米不等。”李自平以当地种植较为广泛的柑橘为例，按照现有的滴灌技术，干旱年份每亩柑橘用水量在300立方米左右，每年的用水成本在350元以内。
成立用水服务组织
在宾川县鸡足山镇大坝子村，部分早熟葡萄已进入采摘季，正常时间上市的葡萄品种也已挂满枝头。村民杨树春拿出购水卡，在智能水表上轻轻一刷，灌溉用水就通过滴灌设施流入葡萄地里。“现在，水肥都可以通过全封闭的滴灌设施直接输送到葡萄藤根部，既节水，还节约人工成本。”杨树春说。
杨树春不出田地就让葡萄树“喝”上自来水，得益于2015年8月成立的宾川县润民灌溉服务农民专业合作社。据合作社党支部书记韩仕标介绍，合作社成立至今，已吸收社员2500余户，以争取政府财政补助、社员入股、吸纳社会资金的方式融资1.7亿元，建成并投入运行5个高效节水灌溉工程，累计实施高效节水灌溉面积5.19万亩，累计向项目区农户供水4120万立方米，项目区新增葡萄、柑橘、石榴等经济作物3.12万亩，实现年产值6.24亿元。
在宾川，像润民这样的用水专业合作社还有很多。近年来，宾川县鼓励引导用水合作社、土地流转大户及农业龙头企业参与高效节水灌溉项目建设、运营和管理，先后引入社会资本投资3.84亿元，建成高效节水灌溉设施面积11.45万亩。
目前，全县共有21家农民用水专业合作社、用水户协会和供水灌溉服务公司参与灌区灌溉服务，面积达23.8万亩。“通过引入社会资本参与农田水利设施建设，既解决了乡镇政府经费紧张的难题，又可以充分调动群众参与项目建设和管护的积极性。”李自平说，群众对水利工程设施建设实现从“要我建”到“我要建”的转变。
引导企业共同参与
走进宾川县云福农副产品加工有限责任公司的万亩柑橘示范园，目之所及，一片翠绿。然而，几年前，这里种植的各类农作物只能“靠天吃饭”。“主要是缺水。”该公司负责人曾志军说，示范园所在区域以前基本属于半荒废状态，流转土地每亩只要几十元。通水后，荒地变成了果园，每亩土地流转费随之增加到1000元以上。
“为了打造万亩柑橘示范园，我们修建了从基地到水库全长达10公里的输水管道。”曾志军说，2017年8月，该沟渠正式修通，其中企业投资4000万余元，政府补助1300万余元。
“这条沟渠并不是只供我们一家企业使用，通过配套建设的节水灌溉设施，公司辐射带动基地周边农户种植柑橘近4万亩。”曾志军说，通过为周边基地供水，沟渠的管理维护费用有了保障，也促使大家一起将宾川柑橘产业做大做强。
在农户、投资经营主体和政府的共同努力下，宾川全县累计建成高效节水灌溉面积34.7万亩，被水利部命名为“国家高效节水灌溉示范县”。
本刊记者王学勇/文 邹鹏/图
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东风农场：高效节水助力葡萄产业提质增效
走进弥勒市东风农场，绿油油的万亩连片葡萄种植基地一眼望不到边，果农们正忙着采摘成熟的葡萄。“今年天气特别干旱，多亏有节水灌溉系统，不然我们的葡萄收成不会这么好。”东风农场社区5队果农李然说。2016年以来，弥勒市引入社会资本，在东风农场建成高效节水灌溉示范项目。目前，该项目一期工程已全面投入使用，可灌溉东风农场近2万亩葡萄园，惠及上千户种植户。
工作人员通过电脑管控灌溉系统
水利用率大幅提高
“东风片区高效节水灌溉示范项目是市里根据国家水利综合改革要求，于2016年引入大禹节水集团股份有限公司投资建设的农田水利设施，项目采取公司自建、自管、自营的方式运营。”弥勒市水务局副局长雷于梅介绍说，作为全省高效节水灌溉示范项目，它不仅大幅提高农户节水意识，助力农场实现节能增效，还助推产业结构调整。
据云南大禹通捷水务有限公司总经理飞懿介绍，东风片区高效节水灌溉示范项目涉及东风农场社区管委会5个社区及新哨镇里方等3个村委会，规划面积5万亩。目前，一期工程已完成20.12千米的主干、支干管道铺设及焊接工程，让东风农场近2万亩农田实现高效节水灌溉。
“我们通过安装管道、配水系统、新建加压泵站等，实现高效节水信息化、智能化灌溉。目前，共建设智能水表终端661套，每个智能终端可覆盖农田灌溉面积30余亩。”飞懿说。目前，应用节水灌溉技术的开户农户有2500多户，占农户总数的80%。
“与大水漫灌相比，节水灌溉系统让节水率达到50%～85%。”东风农场管委会副主任李海川介绍说，采用传统灌溉方式，每亩地一年一次需用水150立方米，而采用滴灌系统每亩地每次用水量仅需10～20立方米。
“通过推广滴灌技术，每年可节约灌溉用水约580万立方米，节水效果显著，有效缓解东风农场旱情和用水供需矛盾。”李海川说。
实现全天候精准灌溉
“滴灌取水非常方便，只要把水管接到自家地里，并到云南大禹通捷水务有限公司开户，就可通过手机小程序进行开卡充值、取水、余额查询等。”李然说，在家里就能进行取水和关水操作。
走进位于东风农场普龙社区的云南大禹通捷水务有限公司，办公楼二楼便是公司的总控室。在总控室里，通过大禹通捷水务自动化灌溉控制系统，可察看灌区所有的管道和水房情况。“这就是我们的智能化操作系统中枢，通过这个系统，对农户灌溉用水可实现精准化管理。”飞懿说，在供水过程中，如果水管和水房等出现异常情况，系统会自动报警，方便工作人员及时进行检查和维护。
“通过智能化系统，每户农户的开卡和用水等情况一目了然，还能适时看到农户用水量、用水金额和账户余额等情况。”飞懿告诉记者，“公司实行用水预付费制，农户用水需先办理IC卡并预存水费后才能按需取水。”为提高农户节水灌溉意识，在每年3月至5月用水量最大时段，公司都会向农户提供春季优惠供水，每立方米水只需付1元钱。
采用精准滴灌技术后，农户全天候24小时都可实现节水灌溉，有效保障了东风片区农作物的用水需求。
降本增效助农增收
“以前，人工施肥每亩成本900多元，自采用水肥一体化精准滴灌技术后，每亩只需600元，既节约了劳力，还降低了成本。”李然说。“与传统灌溉方式相比，滴灌助力农户实现了高效水肥一体化，在帮助农户省钱的同时，还能有效提高肥料吸收利用率。据初步测算，可降低43%的施肥率，经济又环保。”李海川表示。
据介绍，在保证需水量的情况下，葡萄挂果率相对较高，果子会比较饱满。如果供水量不足，果子长得比较稀疏，品质也不好。在农业生产中，尤其在作物生长的过程中，适时进行灌溉才能有效确保农作物的品质和产量。李海川说：“以前天气比较干旱时，一亩葡萄的收成只有1000～1500公斤，但是在用水量有保障的情况下，一亩地的产量可达2000～3000公斤。”
此外，灌溉率提高后，农作物生长需水量得到充分保证，农户一年四季都可以种植农作物，让原本因缺水只能种葡萄的低产田，变成了可套种蜜本南瓜、无筋豆、葫芦等作物的高产田，大大提高了土地的单位利用率和产出率。“自实施精准滴灌后，农户‘一地两用’的积极性大大提高。据粗略统计，现在每亩地每年能帮助农户增收2000～5000元。”李海川说。
本刊记者谭宗慧 通讯员鲁辉/文 邹鹏/图
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如何做好节水农业大文章
对云南来说，通过研发节水农业技术、挖掘节水农业潜力、发展高效节水农业，实现消减、消除农业面源污染，助力做特“绿色食品牌”和加快高原特色现代农业发展具有重大现实意义。要做好节水农业大文章，可探索在特色经济作物生产和中低产田改造两大领域发力。
春沐源公司智慧水肥一体滴灌设备
突出特色经作领域
元谋县是云南重要的果蔬生产基地之一。但因地处干热河谷地带，季节性干旱频发，农业生产用水十分匮乏。为此，元谋县多年前就引进云南大禹节水有限公司等一批专业节水技术服务和果蔬等特色经作种植企业，开展高效节水示范生产。
针对元谋县西红柿、洋葱等经济作物种植面积大、水资源有限的实际，云南大禹节水有限公司研发出水肥一体化精准膜下滴灌、“刷卡节水”、大棚保水循环二次利用等节水技术，农户只需通过手机App，就能适时进行精准节水浇灌，用水成本大大降低。
“如今，在云南特色经济作物生产中，不少地区和企业各显神通，积极开发和应用节水设备和技术进行生产，最大限度地避免季节性干旱对生产的影响。然而，这些设备和技术的应用比例还不够高，还有很大的发展空间。”云南省土壤肥料工作站研究员刘友林认为，以“云花”“云药”“云果”“云菜”等为核心的十大高原特色现代农业等云南特色经作生产面积大、涉农人口众多，是事关云南经济社会发展和群众增收致富的民生大事。
随着云南做特“绿色食品牌”和大力发展资源经济相关部署不断深入实施，加之云南特色经作生产面积不断增加，优势领域复种指数较高，远远超过生产区域的水资源承载力。因此，大力发展绿色高效节水农业势在必行。
然而，从目前的生产实际看，受制于节水技术及设备成本较高、企业投入积极性不足和群众思想保守等因素，云南节水农业技术利用和推广发展缓慢，传统漫灌方式尚未得到根本性改变。就特色经济作物而言，节水农业示范推广目前还主要集中在花卉和中药材生产中的少数几个优势品种。从整体上看，依然有六成以上的生产基地“靠天吃饭”，或者采取大水漫灌等方式。比如，云南200万余亩花卉种植中，仅有一半左右的面积能实现节水生产；820万余亩“云茶”中，仅有150万余亩标准茶园实现节水生产。
由此可见，在云南特色经济作物发展中，推广节水生产技术的空间还非常大，也十分有必要。
提质中低产田改造
近几年，文山州、泸西县等地利用中低产田种植三七的不少农户，普遍采用昆明理工大学现代农业工程学院“季节性旱区农业高效用水”创新团队研发推广的“三七避雨技术”。这套技术将有机肥料混入灌溉用水设备中，再接入成本低廉的雾化微喷灌管道系统，对三七叶面进行喷雾，既实现避免雨水渗入三七根部造成烂根、降低病虫害的发生，又大大节约生产用水、杜绝农残和农业面源污染，使三七总皂苷的含量显著提高。
“节水农业是现代农业发展不可或缺的首要条件。对云南来说，特色农业发展同样离不开节水生产。特别是在当前国家粮食安全观指导下，中低产田改造势必会得到强化，节水生产更是重中之重。”昆明理工大学现代农业工程学院院长、国家节水农业工程重点实验室主任杨启良研究员告诉记者。
据了解，云南省坡耕地占耕地总面积的65%，且基本属于中低产田地，喀斯特地貌地表储水能力差，导致水资源更加匮乏。每当持续干旱时，一旦出现集中降雨，作物病害高发、频发问题十分突出，云南节水农业的短板就凸显出来。同时，通过多年建设，全省已累计改造和建成高标准农田3413万亩，占耕地面积的42%。因此，中低产田经过高标准改造后，建成配套灌排设施的高标准农田，将是保障生产的一大趋势。根据《云南省高标准农田建设规划（2021—2030年）》，节水农业技术研发和推广应用已摆在中低产田改造和高标准农田建设的突出位置。
因此，在中低产田改造中，节水农业的发展潜力十分巨大。紧抓政策机遇，在中低产田改造中发展高效节水技术，推广水肥一体化等精准灌溉技术，值得云南不断探索和推进。
本刊记者肖宇/文图