微咸水灌溉条件下棉花可持续生产的优化策略：灌溉量与盐分水平的协同调控机制

针对干旱区农业淡水资源短缺与土壤次生盐渍化问题，中国研究人员通过两年田间试验，系统研究了覆膜滴灌(FMDI)条件下不同灌溉量(W1:75% I, W2:100% I, W3:125% I)与盐度水平(S1:1.5 g/L, S2:3.5 g/L, S3:5.5 g/L)对土壤水盐时空分布、棉花生长及水分生产率(WP)的影响。研究发现增加灌溉量可缓解根区盐分累积，而5.5 g/L咸水灌溉会导致膜下深层土壤盐分聚集。研究确定了不同盐度下的最优灌溉量（1.25 I@1.5 g/L，1.35 I@3.5 g/L，1.06 I@5.5 g/L），为干旱区农业水资源可持续利用提供重要指导。

　　

在新疆等干旱地区，淡水资源短缺与土壤盐渍化已成为制约农业可持续发展的双重桎梏。作为中国最大的棉花生产基地，新疆22.36%的耕地面临盐渍化威胁，而储量丰富的微咸水（2-6 g/L）成为潜在灌溉水源。然而，微咸水灌溉在缓解作物水分胁迫的同时，会引发土壤盐分累积和作物盐胁迫风险。如何平衡灌溉量与水盐关系，实现棉花稳产与土壤健康协同发展，成为干旱区农业亟待解决的科学问题。

针对这一挑战，中国农业水资源高效利用国家重点实验室的研究团队于2023-2024年在新疆阿拉尔开展田间试验，通过设置3种灌溉量（W1-W3）与3种盐度（S1-S3）的9种处理组合，系统探究了覆膜滴灌(FMDI)棉田的水盐运移规律。研究成果发表在《Agricultural Water Management》，为干旱区咸水资源安全利用提供了重要理论依据。

研究采用"一膜两管六行"种植模式，通过土壤水热盐监测探头(TDR-315N)实时监测二维剖面动态，结合传统取样法测定土壤水盐参数。运用FAO Penmen-Monteith方法计算作物需水量(ET_c
)，基于水分平衡方程推求实际蒸散发(ET_a
)，并通过叶面积指数(LAI)、地上部干物质(ADB)等指标量化棉花生长响应。

土壤水盐时空分布特征
研究发现灌溉量是影响湿润锋深度的主要因素。W3处理(125% I)使土壤含水量在花期增加至0.187 cm³
cm^-3
，但5.5 g/L高盐度会抑制根系吸水，导致根区水分滞留。盐分分布呈现明显二维特征：1.5 g/L淡水灌溉在膜下形成脱盐区，而5.5 g/L咸水灌溉使盐分在60-80 cm深层土壤聚集，盐积累率(RS)达119.02%。

单次灌溉的水盐响应
以第5次灌溉为例，W1(75% I)处理因灌溉量不足导致滴灌带下方30-60 cm盐分累积，而W3处理将盐分淋洗至湿润锋边缘。值得注意的是，"两管六行"模式下，中部棉花根区（两湿润锋交汇处）始终存在盐分富集现象。

水盐平衡与作物响应
水分平衡分析显示，W3S3处理的ET_a
达558.96 mm，显著高于W1S1的318.09 mm。盐分平衡表明，3.5 g/L灌溉两年后膜下根区(0-40 cm)盐分保持稳定，但5.5 g/L处理使行间裸地盐分增至5.93 g/kg。作物生理数据显示，5.5 g/L盐度使LAI降低43.2%，但适度增加灌溉量(W2)可使产量维持在4.8 t hm^-2
以上。

最优灌溉制度
通过综合盐分积累、产量和WP三要素，研究提出分级优化方案：1.5 g/L淡水采用1.25 I灌溉量可获得最佳WP(1.45 kg m^-3
)；3.5 g/L微咸水适用1.35 I，其产量提升效应显著；5.5 g/L咸水则应严格控制为1.0 I，过量灌溉(W3)会导致次年产量下降17.1%。

该研究创新性地揭示了微咸水灌溉下"水-盐-作物"互作机制，证实通过灌溉量调控可实现盐分向非根区定向迁移。提出的分级优化策略不仅保障了棉花稳产（3.5 g/L处理两年平均产量5.26 t hm^-2
），还使水分利用效率提高10-15%，为干旱区10亿m³
微咸水资源的安全利用提供了关键技术参数。研究特别指出，5.5 g/L以上咸水长期灌溉仍需结合休耕期淋盐等措施，这一发现对制定区域农业可持续发展政策具有重要指导价值。