近日，農學院農學院張吉旺教授團隊在Agricultural Water Management發表題為“Optimized integrated soil-crop system management enhances crop yield while reducing water resource consumption”的文章。第一單位為山東農業大學。山東農業大學張吉旺教授為該論文的共同通訊作者，山東農業大學碩士研究生王炳碩和山東農業大學講師于寧寧為該論文共同第一作者。

農業生產面臨著全球水資源短缺與糧食需求增長的雙重壓力。特別是在中國的華北平原等地區，傳統的農業實踐，如過量施用氮肥和效率低下的灌溉方式（如大水漫灌），不僅浪費了寶貴的水資源，還導致了氮素流失和環境污染，降低了氮肥利用效率。為了應對這些挑戰，綜合土壤-作物系統管理（Integrated Soil-Crop System Management, ISSM） 成為一種重要的策略。ISSM通過優化作物品種、種植密度、施肥和收獲時間等一系列農藝措施，旨在提高作物產量和資源利用效率。然而，現有研究多集中于ISSM對產量和氮素利用的影響，而對于在ISSM基礎上進一步優化灌溉方式，能否協同提升水分利用效率（Water Use Efficiency, WUE）和氮素利用效率（Nitrogen Use Efficiency, NUE），并減少水資源消耗，其內在機制和綜合效應尚不明確。

圖1.不同ISSM處理的栽培管理、灌溉方法和施肥策略

研究表明采用“優化ISSM + 微噴灌”的模式（O-OPT2處理），其玉米產量與投入最高（高種植密度、高水肥）的處理（HY處理）之間沒有顯著差異。然而，與傳統的地面灌溉相比，微噴灌使ISSM處理組的產量提升了4.5-6.5%。這表明，優化的灌溉技術可以彌合因減少水肥投入而可能產生的產量差距。與HY處理相比，其水分利用效率（WUE）和氮素利用效率（NUE）分別提升了11.5-13.4%和132.5-136.4%。這主要歸因于微噴灌減少了土壤蒸發量（7.8-10.8%）和總蒸散量（13.1-13.3%），并將更多的水分分配用于作物后期的生理活動。同時，該處理的水足跡（Water Footprint）也顯著低于傳統模式和高投入模式。

圖2.2022年和2023年綜合土壤-作物系統管理試驗的水足跡

這項研究的意義在于，它超越了單一農藝措施優化的局限，探索了管理措施之間的協同增效作用。研究結果為農業生產提供了一套具體的、可量化的優化管理方案，證明了將先進的灌溉技術（微噴灌）與綜合的田間管理策略（ISSM）相結合，是實現農業高產、高效和可持續發展的有效途徑。這不僅為華北平原，也為全球其他面臨類似水資源和環境壓力的糧食產區，提供了寶貴的實踐指導，有助于在保障糧食安全的同時，減輕農業對環境的負面影響。

Wang, B., Yu, N., Sher, A., Cui, D., Yang, S., Si, J., Ren, B., Zhang, J. 2025.Optimized integrated soil-crop system management enhances crop yield while reducing water resource consumption.Agricultural Water Management,319, 109792.

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.agwat.2025.109792

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波