水建学院李毅课题组在滴灌棉花生长模拟及水肥效率提升方面取得新进展

（一）使用 AquaCrop 模型模拟气候变化对中国棉花的影响

近日，水建学院李毅研究员课题组在《Agricultural Systems》在线发表题为“Simulating climate change impacts on cotton using AquaCrop model in China”的研究论文。李娜为该论文第一作者，李毅研究员为通讯作者。

研究棉花生长对气候变化的反馈，对棉花种植规划和稳产增产具有重要的现实意义。棉花生长同时受到气候和管理措施的影响，但大多数研究往往忽略了管理措施的影响，导致无法准确评估气候的影响。且现有研究多基于单个站点或部分省份，缺乏对我国棉花主产区的区域性研究。

该研究发现气候变化影响下棉花地上部生物量（Bio）、潜在产量（Py）和水分利用效率（WUE）分别在98 %（39/40）、98 %和93 %的站点中呈现增加趋势，而实际蒸散量（ETa）主要呈现减少趋势。增加的CO₂浓度对棉花产量具有积极影响。气候变量可以分别解释ETa、Bio、Py和WUE 65.1 % ~ 95.5 %，9.7 % ~ 74.5 %，14.8 % ~ 68.3 %和15.2 % ~ 90.4 %的变化。总体而言，棉花生长与风速（Ws）、太阳辐射（Rs）、最低气温（Tmin）和最高气温（Tmax）的变化密切相关。本研究定量分析和识别了影响棉花生长的主要气候因子，发现气候变化和CO₂浓度升高对棉花生产具有积极影响。

该研究使用多站点数据进行的模拟提供了可靠的区域信息，有助于制定未来的管理策略，以保持当前和满足中国棉花的未来需求，并为环境监管和棉花种植过程的可持续发展提供建议和指导。

该研究得到国家重点研发计划（No. 2022YDF1900401）、国家自然科学基金（No. 52079114）、新疆重点研发计划（No. 2022B02020-2）等项目资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308521X24000477

（二）优化滴灌和氮肥施肥制度，减少温室气体排放，增加净生态系统碳预算，减少盐渍棉田的碳足迹

近日，水建学院李毅研究员课题组在《Agriculture, Ecosystems & Environment》在线发表题为“Optimizing drip irrigation and nitrogen fertilization regimes to reduce greenhouse gas emissions, increase net ecosystem carbon budget and reduce carbon footprint in saline cotton fields”的研究论文。博士生肖超为该论文第一作者，张富仓研究员、李毅研究员和范军亮教授为通讯作者。

西北干旱半干旱地区对保障全国棉花生产发挥着至关重要的作用。基于土壤水势（SWP）的赤字灌溉可能是维持这些地区农业生产力的有效灌溉策略。然而，各种SWP阈值和施氮量对棉花系统碳平衡和环境友好型经济效益的影响仍不清楚。该团队基于为期两年的田间试验，研究了三个土壤水分阈值（-30、-20 和 -10 kPa）和三个施氮量（200、300 和 400 kg ha ⁻¹）的影响）对滴灌施肥盐棉田的温室气体排放、籽棉产量、碳储存和经济效益的影响。结果表明，增加施氮量显着增加N ₂ O排放量，而较高的灌溉水平降低了土壤吸收CH ₄的能力。此外，灌溉水平和施氮量的增加导致土壤CO ₂排放量增加。施氮使土壤有机碳储量增加5.6%~12.5%，而过量施氮导致土壤无机碳显着损失，损失幅度为20.7%~34.9%。 W2F2通过提高碳的输入效率和减少温室气体排放来增强净生态系统碳预算积累，过量的温室气体排放限制了高施肥处理的净生态系统碳预算。同时，肥料和环境成本的增加降低了生态系统的净经济效益。肥料被确定为生态系统碳足迹的主要贡献者，占22.9%以上。

该研究量化了西北地区棉花生产碳排放足迹和碳收支，为揭示化肥施用在调节农业系统碳平衡变化过程和功能中的主要作用提供了相关证据。这些发现凸显了合理滴灌和施氮肥对于维持盐渍棉田高生产力和碳可持续性的重要性。

该研究得到国家重点研发计划（2022YFD1900401）、国家自然科学基金（52079114、51979231）和国家留学基金委联合资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167880924000306