磁电活化微咸水灌溉优化技术提升新疆南部棉花可持续种植的水分利用效率与产量

针对新疆干旱区淡水资源短缺与盐碱地利用难题，研究人员通过两年田间试验，系统研究了磁电活化微咸水(MW)在不同灌溉梯度(262.5-562.5 mm)下对棉花生长特性、光合参数、抗逆性及产量品质的影响。结果表明MW处理使棉铃期SPAD值提升1.41%-8.50%，光补偿点提高2.46%-37.29%，干物质积累增加3.43%-21.58%，最终使理论产量达5.55-5.97 t·ha-1，较传统微咸水(BW)增产2.29%-12.69%。该研究为干旱区农业水资源高效利用提供了创新性解决方案。

　　

在全球气候变化与水资源短缺背景下，干旱半干旱地区的农业可持续发展面临严峻挑战。中国新疆南部作为典型干旱区，年均降水量不足174.5 mm，农业用水占比高达62.1%，而传统微咸水(BW)灌溉又会导致土壤次生盐渍化。如何突破"水-盐-作物"系统的矛盾桎梏，成为该区域农业生产的核心难题。

针对这一科学问题，新疆水利水电科学研究院的研究团队创新性地提出磁电活化微咸水(MW)灌溉技术，通过两年(2020-2021)田间试验，系统探究了不同灌溉梯度下MW对棉花生理生态及产量形成的影响机制。研究发现，MW处理通过协同优化光合性能与抗逆通路，使棉花产量提升12.69%，相关成果发表于农林科学领域权威期刊《Agricultural Water Management》。

研究采用多尺度技术方法：田间设置5个灌溉梯度(262.5-562.5 mm)的裂区试验；通过LI-6400便携式光合仪测定光响应曲线；采用修正双曲线模型拟合Pn-PAR关系；利用高斯计校准3000 Gs磁场强度；通过SOD/POD/CAT活性检测评估抗氧化系统；采用HVI 1000M700纤维检测仪量化品质参数。

【棉花生长指标】数据显示MW处理显著提升叶面积指数(LAI)2.23%-10.13%，使地上部干物质(SDM)积累速率峰值(V_m)提高8.19%-21.45%。通过Logistic模型解析发现，MW使干物质快速累积期提前3-5天，表明其具有促早熟效应。

【光合特性】MW处理使棉铃期SPAD值提升8.50%，净光合速率(Pn)增加16.90%。光响应曲线显示，MW显著拓宽棉花光能利用范围，使光补偿点(L_CP)提升37.29%，而光饱和点(L_SP)降低14.63%，这种"高L_CP-低L_SP"的特性特别适应新疆强辐射环境。

【抗逆生理】在412.5 mm灌溉量下，MW使丙二醛(MDA)含量降低9.77%，同时超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别提高16.89%、11.09%和9.47%。PLS-PM路径分析揭示，MW通过抗氧化酶系统(路径系数0.925)间接调控光合作用(路径系数1.406)，形成级联保护机制。

【产量与品质】MW使棉花理论产量达5.97 t·ha^-1，纤维品质指数(FQI)提升28.49%。通过盐阈模型测算，MW将棉花耐盐上限从19.31 g·kg^-1提高到21.65 g·kg^-1，水分-产量响应系数(K_y)从1.263降至1.141。

该研究首次阐明磁电活化水的三重作用机制：物理层面通过降低水表面张力(9.14%-13.84%)提升水分有效性；生理层面通过调节K⁺/Na⁺平衡增强渗透调节；分子层面通过改变水簇结构促进养分运输。提出的346.58-508.75 mm优化灌溉制度，为干旱区农业节水抑盐提供了理论范式与技术支撑，对实现联合国SDG2(零饥饿)和SDG6(清洁饮水)目标具有重要实践意义。未来研究可进一步解析磁场记忆效应对作物代际的影响，推动该技术向精准化、智能化方向发展。