干旱区绿洲化过程的水盐平衡过程及对农作制模式的响应

随着绿洲化规模的扩大，改变了流域水盐平衡。伴随着大面积的棉花长期连作结合膜下滴灌农作制模式的实施，必然对土壤盐渍化产生新的风险。基于这种背景，本研究选择新疆玛纳斯河流域绿洲为例，应用田间调查、微区控制试验、室内测试分析及模拟模型等方法，研究时间序列下绿洲化过程的土壤盐分含量及盐离子组成的时空变化，分析不同土地转化类型下水盐运移特性与差异，确定盐渍化弃耕地复垦（重建）的理想模式。研究长期连作棉田配合秸秆还田结合膜下滴灌的典型农作制度下土壤水盐变化在年际间和年度间的时空变异特征及其运移规律，阐明水盐平衡的关系及特点，揭示农田土壤水盐变化对绿洲化过程中典型农作制度的响应。应用水文生态-作物生长模型（SWAGMAN Destiny）优化基于水盐平衡的农作制模式，建立绿洲区盐碱地适应性农作制度，丰富绿洲现代农作制度理论，为干旱区绿洲化过程的土壤盐分安全管理提供理论依据。

干旱区盐碱土广泛分布，随着绿洲化过程，长期灌溉引起的土壤次生盐渍化现象严重。本项目以新疆玛纳斯河流域绿洲为例，研究盐碱荒地绿洲化过程土壤水盐过程及养分变化，取得结果如下：.1、盐碱荒地随开垦年限增加，土壤含水量呈现波动性变化。土壤总盐含量呈先降后升趋势，开垦15.6年土壤盐份降至最低。土壤养分呈现先增后降趋势，有机质含量到16.8年达到最大，后保持平缓状态。提出15年左右是土壤质量优化状态的临界年限。.2、在强蒸发条件下土壤水盐运移频繁，主要发生在耕作层，盐分变异系数在48.2%-82.7%。滴灌降低了耕作层盐分，Na+不断在20-40cm土层进行交换吸附而富集，出现碱化层。提出盐分的周期性波动变化促进土壤碱化。.3、盐渍化弃耕地复垦后，土壤有机碳含量显著提高，开垦5年和10年土壤有机碳分别提高44.23%和45.05%。弃耕地经垦殖后提高土壤团聚体稳定性，呈现碳汇现象。提出棉田中期连作10年结合短期轮作1年的种植模式替代当前长期棉田连作模式。 .4、盐碱弃耕地半人工恢复模式均降低土壤盐分。草地模式土壤脱盐49.2%，土壤有机质、微生物量碳分别增加91.10%和19.95%。提出盐碱弃耕地重建过程中辅助人工措施，在较短的时间内可达到恢复效果。.5、结合滴灌技术进行盐碱弃耕地人工垦殖，间作模式降盐率达到85.7%，人工草地模式为83%，林地模式达到64.0%。间作模式、人工草地模式土壤微生物量碳分别比弃耕地增加了1.42和1.36倍。提出间作模式和人工草地可作为盐碱弃耕地复垦的首选模式。.6、滴灌条件采用秋冬灌及春灌均具有淋洗盐分作用，秋冬灌600、900及1200m3/hm2比滴灌量400 m3/hm2降盐率提高10.5、17.5和38.6%。秋冬灌洗盐率在20-25%，春季灌溉洗盐率为10-17%。.7、高矿化度水长期灌溉导致土壤积盐。低矿化度水灌溉使盐分呈底聚型分布。提出将控制灌溉水总盐分和降低Na+结合，达到降盐和防治土壤持续碱化目的。.8、应用SWAGMAN-Destiny模型优化水盐平衡种植结构，研究区棉花种植面积下降14.6%，玉米、小麦、瓜果蔬菜、林木、苜蓿面积分别增加4%、2.3%、0.6%、 1.6%、 6.1%，达到水盐平衡点，土壤脱盐0.14万吨。.研究结果为干旱区农田土壤盐分安全管理及盐渍化耕地的可持续利用提供理论依据。.