印度西北部地下水压力区春玉米节水增效的农艺技术集成研究

为解决印度农业用水紧张及春玉米扩张加剧地下水枯竭问题，研究人员在旁遮普农业大学开展了一项整合种植方式(ridge/pneumatic broad-bed planting)、覆盖措施(straw/plastic mulching)和灌溉技术(furrow/SDI/SSDI)的田间试验。研究发现，气动宽床种植结合秸秆覆盖(9 t/ha)与地下滴灌(SSDI)在30%土壤有效水分耗竭(DASM)时灌溉，可增产16-19%，节水14-31%，水分利用效率(AWP)提升35-73%，净收益增加20-27%。该研究为地下水超采区实现玉米可持续生产提供了关键技术方案。

　　

印度西北部正面临严峻的水资源危机，农业消耗了全国78%的淡水资源，而作为新引入的高耗水作物，春玉米的扩张正在加剧地下水的枯竭。在粮食主产区旁遮普邦，115个地下水评估区块中已有115个处于超采状态。传统的"水稻-小麦"轮作体系消耗大量灌溉水，虽然用玉米替代水稻被提议为节水方案，但经济效益差导致推广困难。更令人担忧的是，新兴的"水稻-马铃薯-春玉米"轮作模式中，春玉米需要15-18次灌溉，每次55-75 mm，整个轮作周期耗水量高达254 cm，远超传统体系的180-200 cm。面对这一困境，旁遮普农业大学水资源技术与管理中心的研究团队在2023-2024年开展了一项创新研究，成果发表在《Agricultural Water Management》上。

研究人员采用裂区设计，评估了两种玉米杂交种(DKC 9108和DKC 9208)与八种农艺技术组合的交互效应。关键技术包括：气动宽床种植机(90 cm床面+30 cm沟)精准播种、基于物联网的土壤水分传感器实时监测、不同灌溉方式(furrow/SDI/SSDI)对比，以及秸秆覆盖(9 t/ha)与塑料覆盖的节水效果评估。灌溉调度采用1.0-1.2 IW:CPE(灌溉水量与累积蒸发皿蒸发量比值)、80-100% ETc(作物蒸散发)和30% DASM(土壤有效水分耗竭)三种策略。

研究结果揭示：

1. 生长参数与产量
   气动宽床种植结合秸秆覆盖与SSDI在30% DASM时表现最佳，2024年使叶面积指数(LAI)提高12%，干物质积累(DMA)增加18%，籽粒产量提升19%。与传统垄作沟灌相比，100粒重增加3 g，穗粒数提高42%。

2. 土壤水分动态
   SSDI将灌溉水直接输送到4 cm深的根区，使0-20 cm土层含水量稳定在19%以上，而传统沟灌时该层水分常降至9.4%。秸秆覆盖减少蒸发，使有效降雨利用率提高20%。

3. 水分平衡与效率
   气动宽床+SSDI+秸秆覆盖的组合将灌溉水利用率提升至97%，比传统沟灌(64-81%)显著改善。水分生产力指标显示，该处理的表观水分生产率(AWP)达2.42 kg/m³，比对照提高73%；总水分生产率(TWP)为1.90 kg/m³，提升68%。

4. 经济效益
   尽管SSDI系统初始投资较高，但考虑80%政府补贴后，净收益仍增加2438 USD/ha，投资回报率(B:C)达2.68。秸秆覆盖使净收益额外增加334 USD/ha，而黑色塑料膜覆盖因高温胁迫反使产量降低18%。

这项研究创新性地将精准种植、智能灌溉与废弃物循环利用相结合，为解决印度西北部地下水超采与粮食安全的矛盾提供了可行方案。特别值得注意的是，气动宽床种植本身就能节水20%，再结合SSDI可进一步节水31%，这种"阶梯式"节水策略极具推广价值。研究还纠正了黑色地膜在高温条件下的应用误区，证实当地条件下秸秆覆盖是更优选择。该成果对全球半干旱地区玉米节水栽培具有重要借鉴意义，其物联网支持的精准灌溉模式代表了智慧农业的发展方向。政策制定者应考虑将这套技术纳入农业补贴重点，以促进地下水资源的可持续利用。