编辑推荐：
为解决河套灌区苜蓿生产中水资源与氮肥利用效率低、环境压力大等问题，研究人员基于 DSSAT - FORAGES - Alfalfa 模型开展苜蓿水氮管理策略研究。结果表明优化策略可节水超 9%、减氮超 25%，为盐碱地改良和苜蓿产业发展提供科学依据。
在广袤的农业大地上，苜蓿作为重要的饲草作物，对畜牧业发展起着关键作用。然而，全球范围内，苜蓿生产正面临诸多挑战。在干旱和半干旱地区，水资源匮乏、土壤盐碱化严重，使得苜蓿生长受到极大限制，水氮利用效率低下，还带来了不小的环境压力。就拿河套灌区来说，这里降雨稀少、蒸发量大，水资源短缺，土壤盐碱化问题突出，严重阻碍了苜蓿产业的发展。传统的水氮管理方式不仅造成资源浪费，还无法满足苜蓿高产优质的需求。因此，探索一套适合河套灌区苜蓿种植的水氮管理策略迫在眉睫，这对于提高苜蓿产量和质量、缓解环境压力、推动农业可持续发展意义重大。
中国水利水电科学研究院等单位的研究人员针对上述问题，开展了基于 DSSAT 模型的苜蓿水氮管理模式筛选研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为苜蓿产业的发展带来了新的希望。
研究人员在 2022 - 2023 年开展了田间试验和盆栽试验，采用了多种关键技术方法。首先，利用 DSSAT - FORAGES - Alfalfa 模型模拟不同水氮管理情景下苜蓿的生长情况。通过收集气象数据、土壤数据和田间管理数据等输入模型，并运用 DSSAT - GLUE 参数估计工具对模型进行校准和验证，确保模型能准确模拟苜蓿生长。
研究结果
- 当前水氮水平对苜蓿产量和氮积累的影响：研究采用当地传统水氮管理模式（施尿素 200kg/ha，灌溉量 1450m3/ha），苜蓿进行三次收割，总产量为 11,692kg/ha，氮积累量约为 300.90kg/ha，且干物质产量逐次降低。研究发现，氮素和灌溉量显著影响苜蓿产量。在一定范围内，随着氮素和灌溉量增加，产量上升，但超过一定阈值，产量增加不明显，甚至可能下降。例如，灌溉量在 45 - 65mm 时，较低氮素水平（低于 250kg/ha）对产量有积极影响，超过 200kg/ha 时，产量增速减缓；灌溉量在 65 - 85mm 时，能满足作物生长需求，再增加灌溉量对产量提升不显著。
- 不同水氮模式对苜蓿氮积累的影响：氮积累影响苜蓿品质，水氮管理对其影响显著。在高水高氮条件下，氮积累量达到 318kg/ha；而在低水高氮时，由于水分限制，氮素吸收受限，氮积累量较低。此外，灌溉对氮积累的影响比施氮更显著，苜蓿根瘤的固氮能力使即使不施肥，通过灌溉也能满足部分生长需求1。
- 苜蓿的最优水氮分配策略：通过模型模拟不同水氮管理模式对苜蓿产量和氮积累的影响，发现灌溉量在 65 - 85mm、灌溉定额在 260 - 340mm、施氮量在 100 - 150kg/ha 时，苜蓿进行 2 - 3 次收割，干物质产量可达 7459 - 11,467kg/ha，氮积累量在 179.7 - 302.1kg/ha，此时能优化水肥利用效率，维持高产并提升品质，还能促进环境可持续发展2。
研究结论与讨论
研究表明，不同水氮管理模式显著影响苜蓿产量和氮积累。高水高氮模式可实现产量和氮积累最大化，但水分不足会限制氮素有效利用。河套灌区现有水氮管理模式下，苜蓿产量和氮积累有提升空间。在中度盐胁迫下，优化后的水氮管理策略（灌溉量 65 - 85mm、施氮量 100 - 150kg/ha）相比传统模式，能节水超 9%、减少氮肥使用超 25%，同时提高苜蓿产量和品质，降低环境负担，实现节水、高产、提质的生产目标34。
该研究的 DSSAT - FORAGES - Alfalfa 模型相比传统模型，利用当地数据校准，考虑了灌溉与氮素吸收效率的反馈机制，能更准确模拟苜蓿生长，为优化水氮管理提供了有力工具。不过，研究也存在一些局限性，如数据时间跨度较短、适用范围有限、未考虑轮作系统中与其他作物的相互作用等。未来研究可从这些方面展开，进一步完善苜蓿水氮管理策略，推动苜蓿产业可持续发展。
