金秋十月，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。
南疆种棉困境下的“开源节流”之盼
“南疆植棉，水珍贵、盐难除。”从事作物灌溉研究近40年的灌溉所老专家孙景生，对南疆农业痛点了然于胸。作为我国棉花核心产区，南疆长期受生态脆弱、土壤盐碱化严重困扰，塔里木河淡水资源日渐紧张。
随着南疆棉花种植规模扩大，灌溉水紧张问题加剧，“棉田灌溉开源节流势在必行”，孙景生果断推动建设灌溉所南疆试验基地，将研究方向拓展至咸水资源开发与安全高效利用。“棉花相对耐盐碱，适当利用咸水可以补充灌溉缺口，但须保证不会引发土壤环境恶化”。
而“棉田水肥盐精准调控技术”就是破解南疆灌溉难题的关键。“调”即制定科学灌溉制度，解决何时灌、灌多少水的问题；“控”则是将土壤盐分控制在作物耐受范围内。这就需要统筹水循环、盐分循环及作物的抗逆性，让棉花各生育时期主根系层的土壤水盐环境尽量处于其适宜生长发育的范围内。
孙景生回忆，团队于本世纪初进驻新疆开展水肥盐精准调控技术研究，通过多年的试验研究不仅摸清了新疆棉花水肥需求规律，这也为不同水土资源条件下棉田冬春灌、干播湿出等水肥盐统筹管理提供了差异化节水灌溉施肥依据。
这些“节流”技术不仅减少淡水消耗，更筑牢后续咸水利用的“水盐调控”基础。
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。
有些地方因缺水盲目使用咸水灌溉，不仅抑制作物生长，还引发了土壤次生盐渍化；有些地方尝试混合咸淡水灌溉，但因缺乏科学指导，只能粗放估算咸水矿化度，无法科学匹配棉花各生育期耐盐能力要求；甚至有人质疑“在盐碱地上用咸水灌溉，那不是越灌盐碱越重吗？”
实践中问题虽多，可也为研究找到了着力点。
当时，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，“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，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亚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，“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。
“新疆没有‘放之四海皆准’的灌溉模式。”站在丰收的棉田旁，刘浩说，“我们做的就是基于变化的水土条件，因地制宜地给每个地方定制专属方案，水多有水多的模式，水少有水少的办法，让科技真正扎根田间，既‘解棉田之渴’，又守绿洲之美。
