近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业团队联合香港大学、荷兰瓦赫宁根大学两所高校，在华北平原麦玉轮作灌溉与种植制度优化以保障可持续地下水利用及提升作物生产力方面取得重要进展，研究结果以“Impacts of optimized irrigation and diversified crop rotations on groundwater sustainability and productivity in the North China Plain”为题发表在《Agricultural Systems》上。
在华北平原，传统冬小麦-夏玉米轮作体系（WM）虽然实现了高产，但同时也造成了地下水位持续下降以及资源利用效率低等问题。当前通过优化灌溉制度、调整种植制度等措施来增强该体系的资源利用效率，但结合优化灌溉和调整种植制度对WM轮作体系中水-地下水动态的综合影响仍不甚明了。针对上述问题，本研究提出了基于SWAP-WOFOST模型的情景分析方案，通过三种种植模式下的水文、农艺、营养和经济指标系统评估了对水资源利用与生产力的影响。
与传统麦玉轮作下的水资源管理方案相比，以豆科作物为主（P：花生，S：大豆）的轮作模式（P-WM 和S-WM）展现出更优异的水文性能，显著降低了系统蒸散量（ETa）26.6%～27.4%，并分别减缓了每年地下水位下降约1.14米和1.13米。其中，P-WM方案表现最佳，其等价水分生产力和经济产出分别提高20.3%和72.1%，同时减少17.0%的水足迹。两种多样化的轮作模式均提高了水资源利用效率，并兼顾了产量、蛋白质和经济产出。综合评估结果表明，P-WM轮作模式是平衡生产力和地下水可持续性的最佳方案。
该研究表明，将豆科作物轮作与优化灌溉相结合的协同作用既能缓解地下水位下降，又能保障经济及营养产出，能够有效促进华北平原的可持续农业发展。相关成果为其他类似缺水地区提供了一个可推广的模式。
图.情景分析方案及主要结果概念图
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业团队博士后王博为第一作者，李文娟研究员为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划（2024YFD2301100）项目、北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室的支持。
链接：https://doi.org/10.1016/j.agsy.2026.104894