印度半干旱旁遮普地区棉花-小麦种植系统中，优化地下滴灌技术以提高生产效率、盈利能力并实现资源节约

《Irrigation and Drainage》：Optimization of Subsurface Drip Irrigation for Productivity, Profitability and Resource Conservation in the Cotton–Wheat System of Semi-Arid Punjab, India

地下水超采背景下半干旱区棉花-小麦轮作体系中地下滴灌（SSDI）技术优化研究。通过2020-2022年田间试验，采用贝叶斯优化方法，对比分析了侧深（20/25/30cm）、喷头间距（20/30/40cm）和灌溉水平（60/80/100%ETc）对系统生产力（SP）、净收益（NR）及水利用效率（WP）的影响。结果表明：小麦对侧深敏感，30cm侧深较20cm减产显著（23%），而棉花深根系可缓冲该效应。最优配置为25.5cm侧深、31.2cm间距、81%ETc灌溉水平，较传统地表滴灌节水20%、增产5%且增效23%，在允许排水损失（RMSE 0.4223）范围内实现经济与环境效益协同优化。

　　

摘要

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农业中对地下水的过度开采迫使人们采用节水措施。2020至2022年，在印度半干旱的旁遮普地区进行的田间研究（针对棉花-小麦种植）评估了不同参数下的地下滴灌（SSDI）效果，包括侧向灌溉深度（20、25和30厘米）、滴头间距（20、30和40厘米）以及灌溉量（60%、80%和100%的ETc）。研究采用了贝叶斯优化方法进行多标准决策分析。结果表明，小麦对灌溉深度非常敏感：当侧向灌溉深度为30厘米时，产量相比20厘米时显著下降；而棉花的深根系统缓解了这一影响。总体而言，在80%的ETc灌溉量下，SSDI能够保持与全面灌溉相当的系统生产力（SP：4343公斤/公顷）和净收益（NR：2001.1美元/公顷），同时灌溉水的利用效率（WP）提高了20%。此外，该技术的SP、NR、灌溉效益及净经济效益分别比推荐的地面滴灌方法高出5%、11%、5%和23%。多重响应优化分析确定，侧向灌溉深度为25.5厘米、滴头间距为31.2厘米、灌溉量为81%的配置是最优组合。在这种设置下，系统在可接受的排水损失范围内实现了生产力、节水效果和盈利能力的最大化（均方根误差RMSE为0.4223）。这些发现不仅凸显了SSDI的节水潜力，还证明了其在经济和环境方面的显著效益。

总结

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农业中对地下水的过度利用要求采取节水措施。2020至2022年在印度半干旱的旁遮普地区进行的棉花-小麦种植田间研究表明，侧向灌溉深度（20、25、30厘米）、滴头间距（20、30、40厘米）及灌溉量（60%、80%、100%的ETc）对灌溉效果有显著影响。研究采用贝叶斯优化方法进行多标准决策分析。结果显示，小麦对灌溉深度敏感：侧向灌溉深度为30厘米时产量下降明显；而棉花的深根系统减轻了这种影响。总体而言，在80%的ETc灌溉量下，SSDI的系统生产力（SP：4343公斤/公顷）和净收益（NR：2001.1美元/公顷）与全面灌溉相当，且灌溉水的利用效率提高了20%。此外，其SP、NR、灌溉效益及净经济效益分别比推荐的地表滴灌方法高出5%、11%、5%和23%。多重响应优化分析确定，侧向灌溉深度25.5厘米、滴头间距31.2厘米、灌溉量81%的组合为最佳方案。该配置在可接受的排水损失范围内实现了生产力、节水效果和盈利能力的最大化（RMSE为0.4223）。这些发现不仅强调了SSDI的节水潜力，还展示了其在经济和环境方面的显著优势。

数据可用性声明

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