科技日报记者 马爱平
金秋时节，南疆塔克拉玛干沙漠北缘的阿拉尔垦区，连片棉田陆续收获。中国农业科学院农田灌溉研究所（以下简称“灌溉所”）副研究员宁慧峰正带着团队在示范田开展测产工作，工作人员穿梭于田间地头，逐区测量、采集样本、认真测算。
“产量表现超出预期！”宁慧峰难掩兴奋，“和同环境下塔河淡水灌溉对照组棉田的产量基本持平！”这片近300亩应用咸淡水轮灌水肥一体化膜下滴灌技术的棉田，已连续三年保持稳产水平，节约淡水资源25%以上，为新疆干旱区棉田咸水资源化安全高效利用树起了科学样板。
咸水灌溉 破解黄金阈值的科学密码
在新疆，大于3g/L的咸水资源量约有100亿立方米，总量丰富，可咸水灌溉之路充满挑战。
彼时，团队面临三大核心难题：南疆阿拉尔垦区有多少咸水可利用？咸水如何利用才安全经济？如何避免土壤环境不会产生恶化？为找到答案，他们在阿拉尔垦区网格化布设浅层地下水观测井，开展了大量的咸水灌溉对比试验，研究覆盖主要土壤质地、不同咸水矿化度与钠吸附比组合、咸淡水轮灌下棉花灌溉方案。
历经3个生长周期的试验研究，团队确定了棉花微咸水灌溉阈值，即矿化度小于3g/L、钠吸附比（SAR）小于15。
“这不是拍脑袋定的标准，”宁慧峰翻开厚厚的试验记录册解释道，“低于该标准，土壤团聚体破坏率小于10%，不会出现板结问题；棉花光合速率能维持正常水平的90%以上，有益微生物活性也基本保持稳定。”
基于这一黄金阈值，团队创新推出“淡—淡—咸”轮灌模式。棉花生育期灌水约12次，每7天一次，苗期对盐敏感必须用淡水护苗，进入蕾期至吐絮期耐盐性增强，便可按两次淡水加一次处理后咸水的方式轮灌，灌溉所研究员刘浩介绍，“这种模式既能满足棉花生长需水，又能把盐分压至棉花主根系层以下”。
针对土壤盐分积累问题，团队制定了完善的应对方案。短期可通过增加灌水定额，将表层盐分淋洗至根系层下；长期则结合冬春灌“大水洗盐”，实现耕作层盐分多年动态平衡。“我们不追求把盐碱地改成无盐地，而是让土壤盐分维持在棉花耐受范围内，既保产量又护土壤。”刘浩强调，这正是调控的核心，不是根治，而是适配。
设备赋能 因地制宜的智慧灌溉方案
“确定阈值是关键一步，好比有了咸水使用的标尺。”刘浩说，但要让农户田间操作顺、产量高，还得按水土调方案、配趁手设备。
为了让咸水安全高效利用技术真正落地见效，灌溉所联合西北农林科技大学和中国农业大学，针对不同咸水矿化度研发了两套兼顾实用性与经济性的核心装备。
对于矿化度小于6g/L的咸水，研制出咸淡水混合利用智能化量质协同调控装置，通过传感器实时监测土壤和进出水口咸、淡水矿化度，智能控制系统自动调节阀门比例，确保灌溉水始终符合“黄金阈值”标准。而对于矿化度超过6g/L的苦咸水，靶向电容去离子苦咸水淡化设备展现出了强大优势，能定向去除咸水中钠、氯等有害离子，同时保留钙、镁等对作物生长有益的离子。
技术推广中，团队始终坚持因地制宜，开发出地下咸水利用潜力预测模型，并根据当地地表水、地下水的水质、水量设计最优咸淡水综合利用灌溉模式。站在阿拉尔地下咸水水位时空分布图前，宁慧峰说道，“有些灌区渠道稀疏、淡水紧张，我们就建议咸水掺混比例不超过20%，优先保障生态用水；有些灌区渠道密集、排水量大，咸水利用比例可提高到40%。”
当南疆灌区配水不再只算淡水账，而是统筹考虑淡水与可利用的咸水资源时，区域水资源调配空间和保障能力将大幅提升。
如今，曾经的灌溉所南疆试验基地已经变成灌溉所南疆科技小院。实验室里，宁慧峰、刘浩正与研究生们围坐一起，讨论着明年的试验计划。他们还在持续优化“水肥盐联合调控”方案，努力让滴灌带流量、施肥比例与咸水灌溉实现更完美的适配，让技术的含金量不断提升。
（中国农业科学院农田灌溉研究所供图）
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