寒旱盐灌区覆盖秋浇后冻融土壤水热盐协同调控机制研究

Autumn Irrigation is required to leach soil salt and to provide a reserve of soil water for the next year's crop in Inner Mongolia Hetao Irrigation District.Variations in quantity of autumn irrigation result in the different antecedent soil water storage at the time of soil freezing and affect water-heat-salt redistribution in the soil profile during freezing/thawing period. Soil water-heat-salt coupling transfer is a very complex process. However, improper autumn irrigation results in the secondary salinization of soil. On the basis of preliminary study on bare land freezing/thawing soils water-heat-salt after autumn irrigation, based on the coupling methods of experimental and modeling simulation, the project will focus on: 1) freezing/thawing soils water-heat-salt redistrbution and regulation affected by mulching and autumn irrigation in the subsequent season; 2) irrigation and crop water use response, and crop production performance on mulching and autumn irrigation in the subsequent season. The objectives of this study are to reveal the mulching and autumn irrigation Co-effects regulation mechanism on freezing/thawing soils water-heat-salt transfer and water/salt response, and to develop the compositive water saving irrigation technic and agronomy technic of mulching and autumn irrigation, which can save the amount of autumn irrigation, avoid salinization, and increase crop production. These results are useful to determine a proper irrigation scheme and can also be used in future research on reducing soil secondary salinization.

秋浇是内蒙古河套灌区特有的一种秋后淋盐、春季保墒的灌水形式，但是秋浇改变了土壤冻结初期含水率状况，盐分在剖面发生再分布，使得冻融土壤水-热-盐耦合迁移过程将变得更加特殊复杂化。不合理的秋浇还会引起翌年土壤的盐分表聚现象，因而加剧了土壤的盐渍化进程。本研究拟在前期对秋浇后裸露耕地冻融土壤水热盐运移规律研究的基础上，采用野外监测与室内分析、机理研究与模型模拟相结合的方法，主要进行地表覆盖处理条件下秋浇后冻融土壤水热盐再分配特征及其对翌年水盐分配、作物生长和产量响应的研究，以及生长季和非生长季综合灌水技术的研究，阐明覆盖秋浇后冻融土壤水热盐协同调控机制和揭示翌年水盐响应规律，探讨一种既能降低秋浇水量、防止土壤盐渍化，又能提高作物产量的覆盖秋浇农艺节水技术和适合寒旱盐灌区的考虑秋浇的综合节水灌溉技术，为北方大型灌区节水改造和节水灌溉以及土壤盐渍化的防治提供理论依据。

为了探讨寒旱盐灌区不同覆盖方式对盐渍土壤的水热盐协同调控机制和作物生长发育状况的影响，采用室内机理试验、野外田间试验与模型模拟的方法，研究了NaCl对未冻水含量的影响及土壤冻融过程中的滞后现象，和不同覆盖处理措施下覆盖秋浇对土壤水热盐和翌年作物生长的影响规律，对于河套灌区农业节水与盐渍化防止具有重要的意义。主要研究成果如下：. （1）在冻融过程中，NaCl溶液的浓度越高，其未冻水含量越大，冻结温度越低；壤土的未冻水含量高于粉砂壤土的未冻水含量；盐渍土壤在冻融过程中的滞后现象的明显区间，随浓度的增大，所处的温度范围有降低趋势。. （2）地面覆盖处理秋浇后，初始冻结和融化时间均滞后约10d，最大冻结深度减小约25cm。覆盖处理平抑了土壤温度波动，进而抑制了消融初期上层滞水的无效蒸发和表层积盐。. （3）秋浇前地面覆盖影响翌年作物生育初期土壤温度，地膜覆盖处理耕层地温均值最高，秸秆覆盖处理的土壤温度低于未覆盖处理，且覆盖使得春季土温升温缓慢，而不利于春播作物生长；各处理覆盖秋浇后的土壤含水率均高于CK，无论是播期的土壤储水量还是生育期内的土壤储水量，秸秆覆盖处理的蓄水保墒性>地膜覆盖处理>未覆盖处理。. （4）覆盖处理的土壤含盐量均值均低于CK，覆盖处理YZ、F0.9、F1.2和F0.6较CK显著提高了玉米出苗率，覆盖处理的籽粒产量和生物产量均高于CK，籽粒产量最高的是处理YZ，处理YZ和F0.9的产量与经济系数较高。. （5）SHAW模型对全年土壤温度的模拟具有较高的精度，可以很好的反应其日变化规律。对于全年土壤含水率的模拟，模拟值的土壤含水率与实测的土壤含水率变化规律基本一致。全年整个0~120cm土层内，对于土壤含盐量的模拟验证结果略差一些，秸秆覆盖的土壤含盐量模拟精度略高于地膜覆盖。. （6）利用验证后的SHAW模型对不同覆盖方式下全年土壤水盐运动进行了模拟，表明针对于河套灌区沙壕渠试验田的最优覆盖方式为秸秆覆盖，且覆盖量为0.9kg/m2最佳。