水稻灌溉消耗了全球超过30%的灌溉用水。随着气候变化和人类活动的影响加剧，水稻生产面临的水资源供需矛盾日益严重，对水稻的可持续性构成了挑战。干湿交替灌溉（AWD）作为一种由国际水稻研究所提倡的节水技术，尽管有效，但因可能引发水稻减产的问题，其推广受到了限制。
为解决这一问题，研究人员对全球采用干湿交替灌溉的稻田进行了控制实验的数据分析，揭示了灌溉周期中最低土壤水势是影响AWD模式下水稻产量的关键因素。基于这一发现，并结合深度学习、过程建模以及控制实验数据，研究团队制作了一张适用于亚洲稻田的干湿交替灌溉土壤水势阈值图。与传统的AWD方法相比，新提出的灌溉策略在全球约37%的水稻种植区提高了水分利用效率，同时确保了水稻的稳定产量。特别是印度、孟加拉国及中国长江下游地区被确定为该策略优先实施的区域。这项研究为优化占全球88%的亚洲稻田的水分管理提供了重要的科学基础。
干湿交替灌溉土壤水势阈值空间分布(a)及新灌溉模式的优先推广区(b)：图a中，柱状图下方数字为土壤水势阈值范围（在空间栅格中以不同颜色区分），柱状图上方数字为相应阈值范围水稻灌溉面积占全球水稻灌溉面积的比例（%）；图b中，橙色区域为新灌溉模式优先推广区
该研究以“Improved alternate wetting and drying irrigation increases global water productivity”为题，于2024年11月21日发表在Nature Food期刊。薄岩（北京大学博雅博士后）为第一作者，城市与环境学院周丰教授和王旭辉研究员为通讯作者。合作者包括埃克塞特大学Kees Jan van Groenigen教授、加州大学戴维斯分校Bruce A. Linquist教授、波茨坦气候影响研究所Christoph Müller研究员、国际水稻研究所Tao Li研究员、扬州大学杨建昌教授、哥伦比亚大学Jonas Jägermeyr研究员和北京大学环境科学与工程学院覃栎研究员。该研究得到国家自然科学基金项目（42361144876、42225102、42171096）的支持。
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