气候变化下水稻水氮协同管理对产量和资源利用效率的可持续性研究

《Agricultural Systems》：Integrated water and nitrogen management sustains rice yield and efficiency under changing climate scenarios

　　本研究通过ORYZA (v3)模型模拟，系统评估了交替湿润干燥（AWD）灌溉与氮肥管理在不同气候情景（RCP2.6-RCP8.5）下对水稻产量、水分利用效率（WUE）及氮肥利用效率（NUE）的协同效应。结果表明：AWD可节水7-70%，配合中氮水平（150-190 kg·ha?1）分次施用能缓解未来气候胁迫导致的减产（最高达43%），为气候智慧型农业提供关键路径。

　　

Highlight

未来气候情景预测产量将显著下降，在RCP 8.5情景下，2080年代连续淹灌（CF）和交替湿润干燥（AWD）分别减产高达36%和43%。两种灌溉模式的差异在温和情景下较小，但在极端高温和水分胁迫下更为明显。水分生产力也急剧下降，水分利用效率（WUE）下降高达58%，灌溉水利用效率（IWUE）下降72%。氮肥利用效率（NUE）在高施氮量下持续降低，而中氮水平（150–190 kg·ha^?1）配合分次施用能维持相对较好的性能。与CF相比，AWD可减少7–70%的灌溉需求，但其产量优势在严重气候胁迫下减弱。CO₂浓度升高虽能适度提升效率，但无法抵消整体下降趋势。综上，结合AWD与中氮用量是气候变化下维持水稻生产并节约资源的可行路径。

Conclusions

本研究表明，整合AWD灌溉与氮肥管理可在气候变化下维持水稻产量并提升水分生产力，但响应因排放路径和投入水平而异。AWD持续降低水和灌溉需求，但在严重升温情景下出现产量损失，尤其在水分胁迫与施肥时机不佳叠加时。相比之下，中氮水平配合分次策略（190 kg·N·ha^?1，3:3:3:1比例）在多数情景下表现稳定，凸显了协同优化水氮管理对气候韧性的重要性。