水肥一体化是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。作为一项农业新技术，其节水节肥、高产高效的优势显而易见，但由于成本较高，目前为止水肥一体化技术主要应用于果树蔬菜等经济作物。柑橘是人类健康饮食中最重要的水果之一。柑橘树对低温敏感，主要生长在亚热带和热带地区，因此，种植柑橘通常需要大量的水肥投入。水和氮是柑橘生产的两大限制因素。其中，水氮投入量以及时机对于水肥一体化是至关重要的，但最优策略尚未确立。

最近探索了地中海气候条件下柑橘生产体系的水肥一体化优化方案。这项研究通过耦合土壤-作物模型，一共检验了47个水肥一体化方案，其中27个主要方案为3x3x3析因设计，包含3个灌溉水平(即：420，520和640毫米，相当于80%，100%和120%灌溉需求)，3个氮投入水平(即：100，200和300公斤/公顷)和3个不同的氮分施比例。另外20个方案则测试了极端降雨年(干，湿)、不同土壤质地以及其他氮分施比例对产量和水肥利用效率的影响。该论文发表在《Agriculture,Ecosystems & Environment》杂志上。

模型模拟结果表明柑橘产量主要受氮投入量和分施比例的影响，受灌溉水平影响较小。增加水和氮输入会导致氮损失量的增加(主要通过淋溶和反硝化作用)。对于氮损失而言，水和氮投入量存在显著的正相互作用。从平均值看，低氮水平下(100公斤/公顷)的氮损失最小(16公斤公顷)，但产量也最低(33吨/公顷，减产25%)。高氮水平下(300公斤/公顷)的产量最高(43吨/公顷)，但氮损失量也最高(104公斤/公顷)。最佳氮水平(200公斤/公顷)可显著减少氮损失(45公斤公顷)并保证高产。值得关注的是，即便是在最佳氮投入水平，改善氮分施比例也可以显著增加产量13%，降低了氮损失40%。

结论：由于水氮投入以及氮分施比例在柑橘产量以及氮损失中存在显著的相互作用，因此水肥一体化优化必须同时考虑这三个关键因素。研究结果清楚地表明，过量的水和氮投入会导致大量的水和氮损失。减少灌溉(水需求量的80%)和平衡氮施肥(200公斤/公顷)可显著减少氮损失并保证高产。氮的分施应当根据作物生长的氮需求来调整。该研究主要针对地中海气候和地区的柑橘生产体系，但方法和结果可以被应用到其他地区以及其他作物系统