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金秋時(shí)節(jié)，南疆塔克拉瑪干沙漠北緣的阿拉爾墾區(qū)，連片棉田陸續(xù)收獲。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“灌溉所”）副研究員寧慧峰正帶著團(tuán)隊(duì)在示范田開(kāi)展測(cè)產(chǎn)工作，工作人員穿梭于田間地頭，逐區(qū)測(cè)量、采集樣本、認(rèn)真測(cè)算。

“產(chǎn)量表現(xiàn)超出預(yù)期！”寧慧峰難掩興奮，“和同環(huán)境下塔河淡水灌溉對(duì)照組棉田的產(chǎn)量基本持平！”這片近300畝應(yīng)用咸淡水輪灌水肥一體化膜下滴灌技術(shù)的棉田，已連續(xù)三年保持穩(wěn)產(chǎn)水平，節(jié)約淡水資源25%以上，為新疆干旱區(qū)棉田咸水資源化安全高效利用樹(shù)起了科學(xué)樣板。

咸水灌溉 破解黃金閾值的科學(xué)密碼

在新疆，大于3g/L的咸水資源量約有100億立方米，總量豐富，可咸水灌溉之路充滿(mǎn)挑戰(zhàn)。

彼時(shí)，團(tuán)隊(duì)面臨三大核心難題：南疆阿拉爾墾區(qū)有多少咸水可利用？咸水如何利用才安全經(jīng)濟(jì)？如何避免土壤環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生惡化？為找到答案，他們?cè)诎⒗瓲枆▍^(qū)網(wǎng)格化布設(shè)淺層地下水觀測(cè)井，開(kāi)展了大量的咸水灌溉對(duì)比試驗(yàn)，研究覆蓋主要土壤質(zhì)地、不同咸水礦化度與鈉吸附比組合、咸淡水輪灌下棉花灌溉方案。

歷經(jīng)3個(gè)生長(zhǎng)周期的試驗(yàn)研究，團(tuán)隊(duì)確定了棉花微咸水灌溉閾值，即礦化度小于3g/L、鈉吸附比（SAR）小于15。

“這不是拍腦袋定的標(biāo)準(zhǔn)，”寧慧峰翻開(kāi)厚厚的試驗(yàn)記錄冊(cè)解釋道，“低于該標(biāo)準(zhǔn)，土壤團(tuán)聚體破壞率小于10%，不會(huì)出現(xiàn)板結(jié)問(wèn)題；棉花光合速率能維持正常水平的90%以上，有益微生物活性也基本保持穩(wěn)定?！?/p>

基于這一黃金閾值，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新推出“淡—淡—咸”輪灌模式。棉花生育期灌水約12次，每7天一次，苗期對(duì)鹽敏感必須用淡水護(hù)苗，進(jìn)入蕾期至吐絮期耐鹽性增強(qiáng)，便可按兩次淡水加一次處理后咸水的方式輪灌，灌溉所研究員劉浩介紹，“這種模式既能滿(mǎn)足棉花生長(zhǎng)需水，又能把鹽分壓至棉花主根系層以下”。

針對(duì)土壤鹽分積累問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)制定了完善的應(yīng)對(duì)方案。短期可通過(guò)增加灌水定額，將表層鹽分淋洗至根系層下；長(zhǎng)期則結(jié)合冬春灌“大水洗鹽”，實(shí)現(xiàn)耕作層鹽分多年動(dòng)態(tài)平衡。“我們不追求把鹽堿地改成無(wú)鹽地，而是讓土壤鹽分維持在棉花耐受范圍內(nèi)，既保產(chǎn)量又護(hù)土壤?！眲⒑茝?qiáng)調(diào)，這正是調(diào)控的核心，不是根治，而是適配。

設(shè)備賦能 因地制宜的智慧灌溉方案

“確定閾值是關(guān)鍵一步，好比有了咸水使用的標(biāo)尺?！眲⒑普f(shuō)，但要讓農(nóng)戶(hù)田間操作順、產(chǎn)量高，還得按水土調(diào)方案、配趁手設(shè)備。

為了讓咸水安全高效利用技術(shù)真正落地見(jiàn)效，灌溉所聯(lián)合西北農(nóng)林科技大學(xué)和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，針對(duì)不同咸水礦化度研發(fā)了兩套兼顧實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性的核心裝備。

對(duì)于礦化度小于6g/L的咸水，研制出咸淡水混合利用智能化量質(zhì)協(xié)同調(diào)控裝置，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤和進(jìn)出水口咸、淡水礦化度，智能控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)比例，確保灌溉水始終符合“黃金閾值”標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)于礦化度超過(guò)6g/L的苦咸水，靶向電容去離子苦咸水淡化設(shè)備展現(xiàn)出了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，能定向去除咸水中鈉、氯等有害離子，同時(shí)保留鈣、鎂等對(duì)作物生長(zhǎng)有益的離子。

技術(shù)推廣中，團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持因地制宜，開(kāi)發(fā)出地下咸水利用潛力預(yù)測(cè)模型，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐乇硭?、地下水的水質(zhì)、水量設(shè)計(jì)最優(yōu)咸淡水綜合利用灌溉模式。站在阿拉爾地下咸水水位時(shí)空分布圖前，寧慧峰說(shuō)道，“有些灌區(qū)渠道稀疏、淡水緊張，我們就建議咸水摻混比例不超過(guò)20%，優(yōu)先保障生態(tài)用水；有些灌區(qū)渠道密集、排水量大，咸水利用比例可提高到40%。”

當(dāng)南疆灌區(qū)配水不再只算淡水賬，而是統(tǒng)籌考慮淡水與可利用的咸水資源時(shí)，區(qū)域水資源調(diào)配空間和保障能力將大幅提升。

如今，曾經(jīng)的灌溉所南疆試驗(yàn)基地已經(jīng)變成灌溉所南疆科技小院。實(shí)驗(yàn)室里，寧慧峰、劉浩正與研究生們圍坐一起，討論著明年的試驗(yàn)計(jì)劃。他們還在持續(xù)優(yōu)化“水肥鹽聯(lián)合調(diào)控”方案，努力讓滴灌帶流量、施肥比例與咸水灌溉實(shí)現(xiàn)更完美的適配，讓技術(shù)的含金量不斷提升。

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所供圖）