内蒙古河套灌区维持区域环境良性循环的咸淡水灌溉模式研究

在引黄水量减少近1/4和淡水资源缺乏的严峻形势下，开发利用微咸水是保证内蒙河套灌区工农业生产继续维持良性发展的重要途径之一。探索适合地区特点和维持区域环境良性循环的咸淡水灌溉模式，预测评估长期微咸水灌溉的区域环境效应，对灌区农业的可持续发展及微咸水资源的可持续利用具有重要的理论意义和应用价值。本研究以内蒙河套灌区为背景，针对微咸水灌溉可能引起的环境效应，通过试验研究，揭示不同咸淡水轮灌模式下农田土壤环境、地下水环境及作物产量的变化规律；以田间试验及室内实验数据为基础，构建考虑区域变异的一维垂直非饱和水盐运移SWAP模型系统；以SWAP模型系统和三维地下水、溶质运移模型为基础，以地下水面为耦合界面，建立非饱和-饱和连续体中水盐运动的耦合模型及其算法，检验耦合模型及其算法的可靠性；应用检验后的耦合模型探讨适合地区特点和对区域环境影响最小的咸淡水轮灌模式及预测评估长期微咸水灌溉的区域环境效应。

在引黄水量减少近1/4及淡水资源缺乏的严峻形势下，开发利用微咸水是保证河套灌区工农业生产继续维持良性发展的重要途径之一。探索一种适合河套灌区特点和维持区域水—土环境良性循环的咸淡水灌溉方式及其长期微咸水灌溉的区域环境效应预测，对灌区农业的可持续发展具有重要的理论意义和应用价值。. 本研究以内蒙河套灌区的红卫试验场为研究对象，咸淡水轮灌的试验研究表明微咸水灌溉使作物生育期内根层积盐比淡水灌溉大，但有完善的排水系统及黄河水秋浇灌溉可使土壤盐分在翌年作物播种前基本恢复到上年播种之前的水平，作物根层盐分在周年内可达到平衡。同时试验研究还发现微咸水灌溉对作物的高度及产量影响甚微。. 构建的考虑区域变异的一维垂直非饱和土壤水盐运移模型系统能较好的模拟区域土壤水盐动态；描述非饱和—饱和水盐运动的耦合模型及其算法的建立，基本解决了水盐在区域非饱和—饱和连续体中运移的连续性求解问题。.基于耦合模型的咸淡水灌溉模式的数值模拟研究发现，“淡咸咸” 灌溉模式对区域土壤及地下水环境的影响在所有方案中最小。. 耦合模型预测结果显示，进行中长期 “淡咸咸” 灌溉模式的微咸水灌溉，生育期内土壤积盐，作物收割后土壤处于脱盐状态；整个研究区在非生育期的脱盐量大于生育期的积盐量，并且盐分主要通过排水系统排出区域外，土壤总体呈脱盐趋势；地下水位基本保持平稳，地下水量在年度内可基本达到补排平衡；地下水矿化度有所下降，含水层中的盐分呈逐年下降态势。. 完善的地面排水系统和黄河水秋浇灌溉是进行“淡咸咸” 轮灌模式长期灌溉的重要前提。数值模拟成果的精确性还需长系列大区域控制性试验的进一步检验。