农业节水科技奖获奖成果推介|干旱灌区典型作物水肥盐协同调控理论与方法

主要完成单位

中国农业大学

中国水利水电科学研究院

内蒙古河套灌区水利发展中心

主要完成人

熊云武、徐旭、刘浏、李越、陈志君、任东阳、王军、黄权中、霍再林、黄冠华、韩文光、薛富平、张晓红

成果简介

该项目针对干旱灌区农田水肥盐多要素相互作用机制不清及其难以协同调控等问题，在国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、“科技兴蒙”行动重点专项等项目的资助下，基于机理机制解析—定量表征方法构建—协同调控方法与技术创建的总体研究思路，开展了干旱灌区农田水分、盐分、养分之间的相互作用机制，土壤水盐氮迁移转化与作物生长多过程耦合模拟，水肥盐多要素协同调控方法与技术等方面的研究。

在水盐氮相互作用机制方面，阐明了不同盐分浓度、离子组成对土壤氮素周转过程的影响机理，揭示了不同水盐胁迫条件下氮素周转的微生物学机制，明确了不同盐渍化农田氮素归趋途径和氮素利用效率的提升路径；解析了不同灌溉条件下有机肥施用对土壤微生物群落结构和碳氮功能的影响，阐明了畦灌和滴灌条件下农田氮素周转特征及其固氮减排机制。

在土壤水盐氮迁移转化与作物生长多过程方面，构建了农田水热运移、溶质迁移转化、作物生长等多过程耦合的冻融期与非冻融期水热盐的刻画方法，实现了跨冻融期和生育期的农业水文及其伴生过程周年模拟；提出了农田水热盐与土壤碳氮周转过程耦合模拟技术，发展了旱区农田灌排条件下水热盐氮多要素多过程协同调控的量化方法。

在多要素协同调控方法、技术与模式方面，研发了干旱灌区典型作物（玉米、向日葵、小麦及加工番茄）农田节水控盐灌溉技术、水肥耦合高效调控技术、暗管排水控盐技术、有机肥添加改良技术，形成了干旱灌区农田水肥盐多要素协同调控模式。项目成果在内蒙古河套灌区得到应用，为灌区农业节水和水肥高效利用提供了科技支撑，效益显著。

成果创新点

(1)揭示了土壤氮周转和典型作物氮素吸收利用对水盐胁迫和有机肥施用响应特征及其微生物学机制，阐明了不同灌排条件下盐渍化农田水盐氮归趋途径及其驱动机制。

(2)创建了基于动力学机制的全周年尺度农田水一热一盐一氮一作物生长多过程耦合模型，突破了传统模型无法准确刻画跨冻融期和生育期农业水文及其伴生过程的瓶颈，为不同灌排条件下农田水盐氮定量表征与协同调控提供了新方法。

(3)建立了干旱灌区典型作物节水控盐和水肥耦合高效调控技术，构建了基于多过程耦合模拟的水一粮食一生态权衡方法，提出了水肥高效利用一作物高产一生态系统适宜的协同调控模式。