将亏缺灌溉、作物建模以及水-能源-食物关系相结合，以提高地中海气候条件下硬质小麦的抗逆性

灌溉对地中海地区 durum wheat 产量及品质的影响研究（摘要） 本研究通过两年两地的田间试验，评估了全灌溉（I100）、半灌溉（I50）和无灌溉（I0）三种灌溉策略对 durum wheat 产量、品质及能源效率的影响。结果表明：灌溉显著提高产量（较无灌溉提高53.5%-65.4%），且半灌溉与全灌溉在产量和品质指标上无显著差异。水资源-能源-食物（WEF）分析显示，半灌溉在能源利用效率和经济效益上更具优势，同时证实灌溉可持续性对地中海粮食安全的重要性。研究结合实时监测、AquaCrop模型和WEF框架，提出基于土壤特性和气候条件的精准灌溉阈值设计策略。

　　
撒丁岛地区硬质小麦灌溉策略的可持续性研究

摘要：
在意大利撒丁岛两个不同土壤类型的试验田（黏壤土Benatzu与砂壤土Ussana）中，通过两年（2022-2023和2023-2024）对比试验，系统评估了全灌溉（I100）、半灌溉（I50）和雨养（I0）三种水分管理方案对硬质小麦生产的影响。研究整合了田间观测数据、AquaCrop模型模拟及水-能-食（WEF） Nexus分析框架，揭示了灌溉策略在产量、品质及资源利用效率间的平衡关系。

实验设计：
1. 土壤条件：Benatzu为黏壤土（有机质2.8%，CEC 2.9 cmol/kg），Ussana为砂壤土（有机质1.2%，CEC 2.3 cmol/kg）
2. 灌溉管理：I100（100%需水量）、I50（50%需水量）、I0（完全雨养）
3. 农艺监测：记录13%湿度下的籽粒产量、蛋白质产量、干物质产量等12项指标
4. 气象数据：包含日均温、降水、风速等参数
5. 模型应用：采用校准后的AquaCrop模型进行土壤水分动态模拟

关键发现：
1. 产量表现：
- 全灌溉（I100）平均增产53.5%（与雨养I0对比）
- 半灌溉（I50）增产幅度达65.4%，在2023年Ussana试验区与I100差异不显著
- 2024年Ussana试验区I100显著优于I50（p<0.05）

2. 品质特性：
- 1000粒重（TKW）平均提升6.8%（雨养至全灌溉）
- 粉末吸水率（TW）改善8.2%
- 蛋白质含量与灌溉强度呈负相关（I0最高达18.0%，I100最低13.2%）
- 面团延展性指数（GI）提升幅度达15%

3. 能源效率：
- 能源产出与投入比（EUE）范围1.35-3.39
- I50方案在2023年Ussana达到最高EUE值3.39
- 水分利用效率（WUE）与产量呈正相关（r=0.76）

4. 资源平衡：
- I100需水量达2160 m3/ha，I50减少至1080 m3/ha
- 能源消耗主要来自机械作业（占比37%）和柴油燃料（42%）
- I50方案在2024年通过优化氮肥施用（较I100减少20%）实现成本节约15%

结论与建议：
1. 灌溉效益：
- 显著提升籽粒产量（I100较I0增产53.5%）
- 改善加工品质（TKW和TW提升幅度达6-8%）
- 稳定蛋白质产量（I50较I0增加64.3%）

2. 策略优化：
- 半灌溉方案（I50）在气候湿润年（2023）可替代全灌溉（I100）达90%效益
- 砂壤土试验区（Ussana）更适合作物生长，产量较黏壤土高18-25%
- 气候干旱年（2024）需提升至I100方案以维持产量稳定性

3. 可持续发展：
- 建议采用"气候适应性灌溉阈值"（50-100%需水量）
- 推广精准灌溉技术（ sprinkler效率达75-90%）
- 需建立区域化决策支持系统（考虑土壤CEC、有机质等参数）

该研究为地中海地区小麦生产提供了重要参考，证明通过合理调控灌溉强度（I50）可在保证产量前提下减少水资源消耗40-60%，同时维持面制品加工品质。未来研究应扩展至多年度观测和不同气候情景模拟。