水稻灌溉用水占全球灌溉總量的30%以上。由于氣候變化和人類活動的加劇，水稻灌溉需水與供水的矛盾日漸突出，制約水稻的可持續(xù)生產(chǎn)。干濕交替灌溉（AWD）是國際水稻研究所推薦的高效節(jié)水模式，但大量試驗表明，該模式存在水稻減產(chǎn)風(fēng)險，阻礙了該模式的推廣應(yīng)用。

針對上述問題，研究團隊開展全球稻田干濕交替灌溉控制試驗的數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)現(xiàn)灌溉間歇的最低土壤水勢是決定AWD如何影響水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵指標。在此基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用深度學(xué)習(xí)、過程模型與控制試驗數(shù)據(jù)，繪制了亞洲稻田干濕交替灌溉土壤水勢閾值圖（圖1）。與國際水稻研究所推薦的AWD模式相比，該團隊提出的新模式實現(xiàn)水分利用效率在全球37%的水稻灌溉面積顯著提高且保障水稻穩(wěn)產(chǎn)，其中印度、孟加拉和中國長江下游等國家或地區(qū)是優(yōu)先推廣區(qū)，為進一步優(yōu)化亞洲稻田（約占據(jù)全球88%稻田面積）的水分管理提供了科學(xué)依據(jù)。 

圖1 干濕交替灌溉土壤水勢閾值空間分布(a)及新灌溉模式的優(yōu)先推廣區(qū)(b)

圖a柱狀圖下方數(shù)字為土壤水勢閾值范圍（在空間柵格中以不同顏色區(qū)分），柱狀圖上方數(shù)字為相應(yīng)閾值范圍水稻灌溉面積占全球水稻灌溉面積的比例（%）圖b橙色區(qū)域為新灌溉模式優(yōu)先推廣區(qū)

該研究以“Improved alternate wetting and drying irrigation increases global water productivity”為題，于2024年11月21日發(fā)表在《Nature Food》期刊。我校周豐教授和北京大學(xué)王旭輝研究員為通訊作者，北京大學(xué)薄巖博士為第一作者，合作者包括埃克塞特大學(xué)Kees Jan van Groenigen教授、加州大學(xué)戴維斯分校Bruce A. Linquist教授、波茨坦氣候影響研究所Christoph Müller研究員、國際水稻研究所Tao Li研究員、揚州大學(xué)楊建昌教授、哥倫比亞大學(xué)Jonas J?germeyr研究員和北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院覃櫟研究員。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目（42361144876、42225102、42171096）的支持。

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https://www.nature.com/articles/s43016-024-01081-z