变化环境下盐渍化灌区水肥循环机制及调控研究

Salinization irrigation area of Inner Mongolia water shortages, low water- fertilizer use , bad status of farmland pollution ,a series of policy such as water saving and water resources macro-control resulted in diverted collapse in the existing inefficient agricultural cultivation pattern. This project mainly study the salinization irrigation water-fertilizer use efficiency mechanism of promoting more multiple factors, the water cycle, the succession of salt circulation mechanism and evaluation methods, build different scale water and salt migration model with varying environment and multi-source coordinated control model is put forward. Through lab and field test, theoretical research and numerical simulation reveals water-fertilizer migration mechanisms in the irrigation area of salinization , crop water and fertilizer absorption mechanism under the condition of groundwater decline , water-fertilizer use of multifactor mechanism of promoting efficiency in changing environment as well as Clear water circulation evolution mechanism and the threshold of water requirement. At the same time build different scales water -fertilizer- salt migration model based on HYDRUS, MODFLOW,SWAT , clear irrigation salt circulation and redistribution process under condition of varying environment and put forward the irrigation area of salinization multi-source water coordinated control mode in order to achieve efficient water use in different areas in the irrigation area of salinization and provide theoretical basis for reducing agricultural pollution.

内蒙古盐渍化灌区水资源短缺、水肥利用率低以及农田环境污染日益加重，随着节水改造以及水资源宏观调控导致的引水量骤减导致的现有农业耕作模式效率低下。本项目主要针对这种变化环境下，研究盐渍化灌区水肥利用效率多因素多过程提升机制、灌区水循环、盐循环演替机制及评价方法，并构建变化环境下不同尺度水肥盐迁移模型并提出多源协同调控模式。通过室内、野外试验、理论研究及数值模拟揭示变化环境下盐渍化灌区水肥迁移转化机制，地下水下降条件下作物吸水吸肥机理，以及多因素多过程水肥利用效率提升机制。并明确变化环境下灌区水循环演化机制及需水阈值。同时基于HYDRUS、MODFLOW以及SWAT构建不同尺度水肥盐运移模，摸清变化环境下灌区盐分循环、重分布过程，提出变化环境下盐渍化灌区水肥多源协同调控模式，为实现盐渍化灌区不同区域水肥高效利用，减少农业污染提供理论依据。

内蒙古河套灌区是一个典型的盐渍化灌区，且水资源短缺、水肥利用率低以及农田环境污染日益加重。随着节水改造以及水资源宏观调控实施，灌区引水量骤减、地下水位下降，现有农业耕作模式发生变化。本项目针对灌区引水量减少、地下水位下降、种植模式改变等变化环境下引起的水肥效率降低等问题，将田间与灌区不同尺度监测试验、机理分析、数值模拟与方法研究等相结合，研究变化环境下盐渍化灌区水肥利用效率多因素多过程提升机制、灌区水循环演替机制及灌区需水量、灌区盐分循环及重分布过程，并进行灌区不同尺度水肥盐迁移过程模拟。揭示了节水改造后对灌区地下水、引排水水量、种植结构、土壤盐分的变化规律。探明了盐渍化灌区不同作物在不同肥料类型、不同施肥量、不同灌水量、不同覆盖模式等条件下水肥盐交互作用对作物-土壤系统包括冻融期的影响效应，明确了水肥利用效率多因素多过程提升机制。利用称重式蒸渗仪、遥感等手段获得了河套灌区潜水零补耗差分界点，揭示了灌区生育期作物需水量，灌区水循环过程，地下水对节水改造的响应机制。明确了不同地下水埋深对土壤盐分及积盐率的影响，以及节水改造对灌区盐分演替机制和重分布的影响，摸清了盐分在盐荒地-耕地-湖泊的迁移规律以及盐荒地的“盐库”作用。通过HYDRUS，SIMDualKc、Modflow、DSSAT、SWAT以及遥感等模型模拟了农田尺度、灌域尺度、灌区尺度土壤水盐、水肥、地下水运移，作物生长等过程，摸清了变化环境下盐渍化灌区水肥循环机制，并提出对应的调控模式，为实现盐渍化灌区不同区域水肥高效利用，减少农业污染提供理论依据。