文章简介
题目：
Improved alternate wetting and drying irrigation increases global water productivity
期刊：
Nature Food
第一作者：
Bo Yan
第一发表单位：
北京大学
摘要
水稻是世界一半人口的主食，但在谷物作物中，它的水足迹最大。交替干湿灌溉（AWD）是一种有前景的灌溉策略，可以提高水稻的水生产力——即水稻产量与灌溉水使用量的比率。然而，由于对潜在产量损失的担忧以及水生产力改善的不可预测性，AWD的全球应用一直受到限制。在本研究中，通过1,187对比的田间观察数据（AWD与持续淹水下的水稻产量数据），本研究发现AWD对产量的影响（ΔY）变化主要受干旱期间最低土壤水势的影响。本研究估计，实施基于土壤水势的AWD方案能够提高全球37%灌溉水稻区的水生产力，特别是在印度、孟加拉国和中国中部。研究结果突显了AWD在推动更可持续的水稻生产系统方面的潜力，并为全球水稻种植的可持续集约化提供了路径。
文章前言
水稻是灌溉水消耗最集中的谷物作物，占全球灌溉水使用量的30%。到2050年，为了满足不断增长的人口需求，全球水稻生产需要增加50%到60%，而灌溉水使用量需要增加15%，这将加剧农业与其他行业之间的水资源竞争，威胁全球水稻供应。因此，在水稻种植中节水至关重要，以确保全球近一半人口的粮食安全，他们的主要主食是水稻。
交替干湿灌溉（AWD）是一种前景广阔的节水灌溉策略，广泛推荐用于水稻种植。在AWD中，灌溉水在积水消退一定天数后再次施用。重新淹水的时机是一个关键的管理决策，可以通过土壤水分状况的度量来确定，例如体积水分或重量水分含量、土壤水势或田间水深降到预定的阈值。先前的研究表明，与持续淹水相比，AWD可以将灌溉水使用量减少大约四分之一，并且在某些情况下（如碱性土壤）可能会降低水稻产量。水节约与产量损失之间的权衡仍然是大规模应用AWD的根本障碍。为了避免产量损失，已经提出了多个阈值。例如，国际水稻研究所（IRRI）建议将土壤水深15厘米（即−15厘米）作为基于田间水深的AWD方案的安全阈值，以避免产量损失。此外，两个全球性的元分析也指出，−15到−20 kPa被认为是基于土壤水势的AWD方案的安全阈值。然而，各种案例研究报告了全球范围内不同的安全土壤水势阈值，从−70到−10 kPa不等。这种阈值的大幅变化表明，尽管关于AWD实践的研究越来越多，但仍缺乏一个空间显式的应用指南。解决这一挑战需要更加深入地理解驱动水稻产量响应AWD管理实践变化的因素。
在本文中，我们整合了123项研究中的1,187个AWD引起的水稻产量变化（ΔY）田间观察数据，涵盖了全球主要水稻产区，以识别ΔY变化的主要驱动因素（补充图1）。本研究数据集中的观察数据比先前的分析大了多达7倍，并且包括了代表全球灌溉水稻区80%以上气候和土壤变量空间的田间站点（补充表1和补充图2）。本研究的总体目标是：（1）识别ΔY变化的主要驱动因素；（2）制定一个空间显式的AWD方案，以避免产量损失并提高水生产力（即水稻产量与灌溉水使用量的比率）；（3）确定实施空间显式AWD方案的优先区域。
（注：以上翻译来着ChatGPT，具体文章内容请以原文内容为准。若解读有误欢迎探讨指正。）
主要图表
Fig. 1: AWD effects on rice yield and its drivers.
Fig. 2: Spatial patterns of the lowest threshold of soil water potential.
Fig. 3: Priority areas for the soil water potential-based AWD scheme.
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https://doi.org/10.1038/s43016-024-01081-z
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