中国盐碱水灌溉对作物生产力的权衡效应：多维度元分析揭示优化策略

为解决淡水资源短缺背景下盐碱水灌溉对作物生产力影响的争议，宁夏大学土木与水利工程学院团队通过整合全国1682组田间观测数据，运用元分析方法系统评估了盐碱水灌溉对作物产量、水分生产率(WP)和灌溉水生产率(IWP)的影响。研究发现盐碱水灌溉导致产量、WP和IWP分别降低15.81%、7.85%和14.65%，并通过随机森林和结构方程模型揭示了灌溉水质参数、土壤属性、栽培措施和环境变量的协同调控机制，为制定区域化盐碱水灌溉策略提供了科学依据。

　　

随着全球淡水资源日益紧张，农业灌溉用水短缺已成为制约可持续发展的关键瓶颈。据统计，2000-2021年间全球农业用水量占总取水量的72%，在欠发达地区比例更高。与此同时，气候变化和人类活动加剧了水文变异性和水资源不确定性。在这种背景下，开发利用盐碱水等非常规水资源进行农业灌溉，成为缓解淡水危机、保障粮食安全的重要策略。中国盐碱水资源储量约200亿立方米，其中65%具有开发潜力，在华北平原、沿海地区、河套灌区和西北干旱区已有广泛应用。然而，盐碱水灌溉在改善作物生产力的同时，长期使用会导致土壤养分退化、盐渍化加剧、微生境失衡等问题，最终造成显著减产。目前关于盐碱水灌溉对作物生产力影响的研究存在显著异质性，且缺乏全国尺度的系统性定量分析。

宁夏大学土木与水利工程学院的研究团队通过整合全国78篇文献的1682组田间观测数据，采用元分析方法揭示了盐碱水灌溉对作物产量、水分生产率(WP)和灌溉水生产率(IWP)的差异化响应规律。研究发现，与淡水灌溉相比，盐碱水灌溉使作物产量、WP和IWP分别显著降低15.81%、7.85%和14.65%。通过随机森林算法和结构方程模型分析表明，作物生产力受灌溉水质参数、初始土壤属性、栽培措施和区域环境的共同调控。研究建议采用中性、低矿化度的微咸水进行短期灌溉，结合种植经济作物、中等质地土壤、高有机质含量等优化措施，可在半湿润地区实现产量、WP和IWP的协同提升。该研究成果发表在《Agricultural Water Management》期刊。

研究团队采用MetaWin 2.1软件进行效应量分析，运用IBM SPSS 26.0进行相关性分析，通过随机森林算法（ntrees=1000）评估解释变量的相对重要性，并采用AMOS 28.0构建结构方程模型(SEM)解析调控路径。数据来源于中国知网(CNKI)和Web of Science核心合集(WoSCC)收录的1980-2024年间发表的田间试验研究，涵盖13种作物在8个省份的观测数据。

研究结果部分，"盐碱水灌溉对作物产量、WP和IWP的影响"表明，盐碱水灌溉显著降低了三项指标，其中产量受影响最大。"调控因素对盐碱水灌溉下作物产量、WP和IWP表现的影响"发现，实验持续时间(ED)和灌溉水电导率(EC)是最关键的影响因子，每增加1 dS m^-1的EC导致产量和IWP分别降低2.47%和1.49%。"盐碱水灌溉下作物产量、WP和IWP的相互关系"通过多元分析揭示了这三者间的复杂权衡关系，建立了椭圆抛物面方程来描述其相互作用。

在讨论部分，研究强调了盐碱水质量参数对作物生产力的显著负面影响，其中灌溉水EC值对所有生产力指标都具有关键调控作用。初始土壤性质方面，有机质含量≥15 g kg^-1和中质土壤表现最佳。农艺措施中，经济作物种植、常规灌溉结合覆盖措施效果显著。环境条件方面，半湿润地区(400-800 mm降水)显示出更大潜力。研究也指出当前存在的局限性，包括对土壤微生境响应机制阐释不足等问题。

该研究首次在全国尺度上系统量化了盐碱水灌溉对作物生产力的综合影响，提出的优化策略为不同农业生态区制定精准灌溉方案提供了理论依据，对缓解水资源短缺、保障粮食安全具有重要意义。未来研究需要结合更多田间试验验证这些策略的区域适用性，并深入探究长期盐碱水灌溉下的土壤-作物互作机制。