精准灌溉与施肥策略提升水稀缺地区棉麦系统的可持续生产力

为解决印度西北部水资源短缺与农业生产效率低下的矛盾，研究人员通过两年田间试验评估了地下滴灌(SSDI)、氮肥灌溉及叶面营养在棉麦轮作系统(CWCS)中的应用效果。结果表明，80%作物蒸散发(ETc)的SSDI配合减量20%氮肥及叶面喷施KNO3/MgSO4可提高8.2%产量、62.5%表观水分利用效率，实现节水36%的同时增加6.5%经济收益，为半干旱区农业可持续发展提供了可推广的优化方案。

　　

在全球气候变化与水资源短缺加剧的背景下，印度西北部 Punjab 等地区因长期依赖地下水开采和传统漫灌方式，面临年均95亿立方米的用水赤字，地下水位近十年骤降8.91米。作为"印度粮仓"的 Punjab 地区，水稻-小麦轮作系统消耗了70%的农业用水，而棉花-小麦轮作系统(CWCS)因其较低耗水性成为潜在替代方案。然而，如何通过技术创新实现该系统的水资源高效利用，仍是制约区域农业可持续发展的关键难题。

针对这一挑战，Punjab 农业大学的研究团队在 Ludhiana 试验田开展了为期两年的系统研究。通过三因素随机区组设计，比较了不同灌溉水平(60%/80%/100% ET_c)、氮肥用量(80%/100%推荐量)及营养施用方式(叶面喷施 vs 土壤灌溉)的组合效应，同时设置地表滴灌和漫灌对照。研究成果发表在《Agricultural Water Management》，为半干旱区农业水资源管理提供了重要范式。

研究采用地下滴灌系统(SSDI)将滴灌带埋设20厘米深度，基于 Penman-Monteith 方程计算作物系数(K_c)确定灌溉量。通过SPAD仪监测叶绿素含量，记录植株形态指标和产量构成，并计算表观水分生产率(AWP)、总水分生产率(TWP)及部分因子生产率(PFP)。经济分析采用企业预算法，结合双聚类热图可视化处理效应。

研究结果显示，80% ET_c的SSDI处理在水分利用和产量间达到最佳平衡。在生长特性方面，棉花株高(157.9 cm)和单株有效铃数(67.2个)显著优于60% ET_c处理，与全灌溉处理相当。小麦分蘖数(308个/m²)和穗粒数(41.3粒)也呈现相同趋势。产量表现上，80% ET_c使棉花籽棉产量(3.34吨/公顷)提高10.9%，小麦产量(2.78吨/公顷)增加6.3%，且与全灌溉无统计学差异。

水分生产率分析揭示，80% ET_c的AWP(23.6 kg/m³)比漫灌提高62.5%，TWP(10.6 kg/m³)提升6.2%。叶面营养喷施较土壤施肥增加5.3%产量和3.1%水分生产率，使棉花氮肥用量从112 kg/ha降至90 kg/ha而不减产。经济评估显示，该组合的净收益(2775美元/公顷)比漫灌高12.2%，投资回报率达2.86。

该研究证实，80% ET_c的SSDI配合减量氮肥和叶面营养，可同步实现"节水-增产-增效"三重目标。其创新性体现在：(1)首次在CWCS中整合SSDI与叶面营养的协同效应；(2)明确80% ET_c为水分利用效率拐点；(3)开发适用于拖拉机作业的SSDI埋设技术。这套技术体系不仅缓解了 Punjab 地区的水资源危机，更为全球半干旱区作物系统优化提供了可复制的技术模板。研究建议将SSDI纳入农业补贴政策，并通过农民田间学校加速技术推广，这对保障粮食安全与应对气候变化具有重要战略意义。