干旱区农田控制排水的控盐节水机理研究

干旱区土壤盐渍化制约着灌溉农业的可持续发展，农田排水系统建设是维持田间水盐平衡、保证作物正常生长的前提。但目前许多灌区因排水系统容量过大，存在过度排水问题，这不仅造成了接纳水体的污染，而且浪费了宝贵的水资源。农田控制排水是当前国际上公认的一种环境友好型水管理措施，它利用闸或堰对排水系统进行调控，在保留排水系统功能的同时，降低排水对生态环境的不利影响；增加的田间土壤水分还可供作物利用，提高产量。本课题将根据干旱区典型灌区现有水利设施以及土壤与农作的具体情况，采用大田试验与室内实验以及模型模拟相结合的手段，通过对典型作物生长期内田间水盐动态及灌排水量变化的观测和理论分析，研究控制排水措施在干旱灌区控制土壤盐分和节约灌溉用水的机理，探索控制排水条件下，田间水盐动态的响应过程及其与作物耐盐能力的匹配关系等问题，阐明干旱区控制排水条件下农田水盐平衡的规律，为灌区排水管理与农业可持续发展奠定理论基础。

土壤盐渍化制约着灌溉农业的可持续发展，农田排水系统建设是维持田间水盐平衡、保证作物正常生长的前提。但排水系统加快了土壤水分与养分的流失，不仅造成了接纳水体的污染，而且浪费了宝贵的水资源。农田控制排水作为一种环境友好型水管理措施，它利用闸或堰对排水系统进行调控，在保留排水系统功能的同时，降低排水对生态环境的不利影响；抬高地下水位后，增加的田间土壤水分可供作物利用，减少灌溉水用量。本课题针对盐碱地排水过程中，控制盐分与过度排水的实际问题，采用现场观测、土柱试验以及模型模拟相结合的手段，研究了控制排水条件下，土壤水盐运动规律、田间水盐动态以及相应的水盐调控方法。结果发现:控制排水抬高地下水位后，土壤毛管水上升通量增加，根区含盐量增加，淋洗周期缩短；农田地下水位受排水系统控制，盐分变化受到灌溉和降雨过程的影响，但变化范围不大。因研究区现有排水系统容量较大，降低排水强度后，对田间水盐平衡无明显影响。 对于排水沟内底泥与上覆水体间盐分交换的研究发现，在分子扩散作用下底泥-上覆水界面之上10 cm的范围内存在一个高盐分渐变区（即扩散边界层），10 cm以上的水体盐分基本一致；分子扩散是边界层内盐分运移的主要机制；扩散边界层对底泥盐分释放具有一定的阻滞作用，并且随着边界层厚度的增加，阻滞效应也显著增强。对于研究区排水系统内盐分变化的监测结果发现，排水沟底泥盐分沿着水流汇集的方向和底泥层深度方向均有一定的累积，对流和水动力弥散是排水沟底泥盐分运动的主要机制；沟内底泥盐分含量与水体水量呈负相关关系，而与水体盐分含量呈良好的正相关关系，水量的变化是引起其本身和底泥盐分含量变化的主要因素。本研究成果可为灌溉农业区盐碱地治理与水管理提供理论依据与技术支撑。