实现了曾经看似不可能的目标：通过技术整合，在沿海盐碱地带成功种植拉比作物（Rabi crops）

《Agricultural Systems》：Achieving the once-unthinkable: Successful Rabi cropping via technology integration in coastal saline Bengal

沿海盐碱地Rabi季节作物面临土壤盐渍化、积水和水短缺挑战，本研究通过两年田间试验与APSIM建模，评估了播种期提前（15-30天）、排水设施及秸秆保留技术的集成效应。结果表明，提前播种可提升产量但加剧早季水涝风险，有效排水可将风险降低50%以上；秸秆保留使土壤蒸发减少20-30%，盐分累积降低15-25%，显著提高迟播作物产量稳定性。研究为制定气候适应型种植策略提供了科学依据。

　　在南亚的沿海盐渍地区，如孟加拉国和印度西孟加拉邦的恒河三角洲，农业生产力面临着诸多挑战。这些地区由于土壤盐碱化、季节性水淹、淡水资源短缺以及气候变化的加剧，使得干季（Rabi）作物种植系统的发展受到严重限制。这不仅影响了区域粮食安全，也对当地居民的生计构成了威胁。为应对这些挑战，本研究通过结合田间试验与作物系统模拟，评估了关键的生物物理限制因素，并探讨了整合农业管理与水资源调控技术的可行性，以支持气候适应性作物种植系统的增强。

研究采用了一种新型的模拟方法，利用农业生产系统模拟器（APSIM）中的APSIM-SWIM3模块，模拟了不同集成技术下的作物生产结果。该方法能够动态地模拟表层土壤盐分和水分的变化，并分析其对作物产量的影响。研究覆盖了多个地点，包括孟加拉国的两个地区和印度西孟加拉邦的一个岛屿，以评估不同区域的环境条件和管理实践对作物生产的影响。这些地点的特征各异，例如降雨模式、盐分水平和水淹强度的不同，为研究提供了丰富的对比数据。

研究结果显示，APSIM模拟结果与实际田间数据高度吻合，其性能指标（如均方根误差RMSE和决定系数R2）均在可接受的实验误差范围内。长期（25年）情景分析表明，将播种日期提前15至30天可以显著提高作物产量，因为这有助于减少作物在关键生长阶段暴露于盐分。然而，早期播种也增加了水淹的风险，尤其是在低洼地区。在某些情况下，通过在田间建设排水结构可以有效缓解水淹问题。当因地形限制无法实施排水时，基于模型的优化播种期识别提供了可行的替代方案，以降低水淹风险。此外，保留作物残余物被证明可以减少表层土壤蒸发和盐分积累，从而提高产量，特别是在晚播的Rabi作物中。

本研究的重点在于整合四项关键技术：短季改良的Kharif水稻品种、早期Rabi作物播种、田间排水和作物残余物保留。通过这些技术的结合，研究为提升沿海盐渍区的Rabi作物种植系统提供了经过验证的模型支持决策框架。这一成果不仅为地区农业管理提供了科学依据，也为政策制定者和农民提供了可行的方案，以增强农业系统的气候适应性和可持续性。

研究中使用了多种作物，包括移植Aman水稻、小麦、玉米、向日葵、绿豆和扁豆，分别在不同的播种日期进行试验。这些试验数据涵盖了从2016年至2018年的多个季节，以及不同地区的气候和土壤条件。通过这些数据，研究团队对APSIM模型进行了参数化和校准，以确保其准确性和可靠性。校准过程涉及调整作物生长参数和土壤特性，以使模拟结果与实际观测数据相匹配。验证阶段则通过比较不同年份和处理条件下的数据，评估模型的性能。

研究还探讨了不同播种日期对作物产量的影响。结果表明，播种时间的延迟会导致产量显著下降，尤其是在小麦和玉米等作物中，播种延迟至11月中旬后，产量分别减少了56%和48%。向日葵在11月15日后播种也出现了产量下降的情况，尤其是在孟加拉国的Amtali地区，其产量下降幅度比Dacope地区更为明显。这些结果强调了在沿海盐渍区，早期播种的重要性，以及如何通过调整播种时间来优化作物生长条件。

在模型校准和验证过程中，研究团队采用了多种统计方法，包括线性回归分析、t检验和误差计算。这些方法用于评估模型在不同作物和环境条件下的表现。结果显示，APSIM模型在模拟作物产量、生物量和土壤盐分方面表现良好，且其预测误差在实验数据的可接受范围内。这表明APSIM能够有效地模拟沿海盐渍区的复杂环境条件，并为未来的农业管理提供可靠的工具。

研究还分析了播种日期与水淹风险之间的关系。低洼、黏重的土壤在Rabi季节容易发生水淹，特别是在非季降雨事件后。APSIM模拟显示，土壤在季风季节结束后仍可能保持饱和状态，特别是在缺乏表面排水的情况下。这种状况限制了耕作操作和幼苗的生长，尤其是对不耐水淹的Rabi作物。为了应对这些挑战，研究提出了一些适应性策略，如采用短季高产水稻品种、采用零耕作或间作技术，以及在干季期间建设表面排水基础设施。这些策略不仅有助于减少水淹风险，还能提高作物的生长条件和产量。

此外，研究还探讨了作物残余物保留对Rabi作物产量的影响。模拟结果表明，保留残余物可以减少土壤蒸发和盐分上升，从而提高产量，特别是在晚播的Rabi作物中。虽然APSIM-SWIM3模块能够有效模拟这些间接效应，但其对表层残余物的微气候影响（如土壤温度和反照率）的直接模拟仍有待改进。未来的研究可以进一步探讨这些因素，以提高模型的准确性和实用性。

本研究的主要目标是帮助孟加拉国和印度西孟加拉邦政府提升沿海盐渍区的作物种植强度和农业韧性。通过整合长期田间试验与动态模拟模型，研究为制定适应不同环境条件的农业管理策略提供了关键的科学依据。模拟结果不仅揭示了播种日期、作物选择、残余物管理和排水条件对土壤水分保持、盐分动态和作物产量的影响，还为政策制定者和农民提供了识别高风险区域和最佳干预时机的工具。此外，研究还提出将模型与区域尺度的水文模型（如MODFLOW或FEFLOW）相结合，以模拟未来的地下水位变化，并预测表层土壤水分和盐分的分布，从而支持可持续的农业强化措施。

尽管APSIM模型在模拟土壤水分和盐分动态方面表现出色，但仍存在一些局限性。例如，APSIM-SWIM3模块目前主要基于氯化物盐分进行模拟，而未能充分考虑钠、镁、碳酸盐和硫酸盐等其他常见盐分成分。此外，模型在模拟沿海黏土土壤中的边界层过程和地下水相互作用方面仍有待改进。未来的研究可以进一步完善这些方面，以提高模型的预测能力和准确性。

本研究还强调了在沿海盐渍区实施可持续农业管理的重要性。通过优化播种时间、采用合适的作物品种、改善排水条件和合理管理残余物，可以有效提高作物产量和农业系统的稳定性。这些措施不仅有助于应对当前的环境挑战，还为未来的气候变化适应性农业规划提供了基础。研究团队还建议进一步探索氮素响应动态，以评估不同作物和播种时间对氮素利用效率的影响。

综上所述，本研究通过综合田间试验和模型模拟，为提升沿海盐渍区的农业生产力和可持续性提供了科学依据。研究结果表明，通过合理的农业管理技术和环境调控措施，可以显著改善Rabi作物的生长条件和产量。同时，研究也指出了模型在某些方面仍需改进，以更好地适应未来可能面临的环境变化。这些发现不仅对当地的农业实践具有指导意义，也为全球其他面临类似挑战的沿海盐渍区提供了参考。