长期再生水灌溉土壤的盐碱性变化过程及调控机理研究

再生水已成为农业和园林灌溉的一种重要补充水源，但其中含有较高含量的Na+、Ca2+、Mg2+等离子使再生水灌溉土壤面临了次生盐碱化的风险。本项目拟将长时间连续的再生水灌溉田间试验和室内模拟试验以及数值模拟相结合，摸清短期（1-3年）、中期（8-10年）、长期（30-50年）再生水灌溉对作物生理生态参数、产量、品质以及土壤-作物系统中的盐分积累与分布特征的影响，借助饱和流法研究再生水多离子共存体系中对不同质地、不同污灌年限土壤的吸附-解吸规律，建立适合再生水灌溉条件下土壤主要盐分离子竞争吸附的动力学模型，探索性地将土壤溶质运移两域模型与天气发生器模型进行耦合分析长期再生水灌溉条件下的水分渗漏、盐分淋失规律以及农田盐碱性变化规律，进而提出面向长期灌溉条件下土壤盐碱化控制的节水灌溉调控技术模式，以为再生水安全灌溉技术的建立提供理论基础。

再生水已成为农业和园林灌溉的一种重要补充水源，但其中含有较高含量的Na+、Ca2+、Mg2+等离子使再生水灌溉土壤面临了次生盐碱化的风险。本项目通过长时间连续的再生水灌溉田间试验，结果显示再生水灌溉导致土壤表层（0-20 cm）各盐分离子产生累积，土壤SAR处于较低的水平（<4 (mmol•L-1)1/2），未导致土壤发生明显的盐碱化，同时夏玉米和冬小麦产量、籽粒的粗纤维和全盐量有所增加，再生水地下水轮灌处理则由于其适当的淋洗并未导致土壤表层积盐，效果较为理想。借助饱和流法研究再生水多离子共存体系中对不同质地、不同污灌年限土壤的吸附-解吸规律，结果发现不同质地污灌土壤在典型再生水配制液淋洗下Na+穿透曲线出现下凹现象，但在石景山污灌壤土中表现不显著。对于粉粒比重较大且本身含有较高浓度的HCO3-和Na+的污灌土壤而言，再生水灌溉可能会对其入渗等物理性指标产生更加不利的影响。以Hydrus-1D模型为基础建立了夏玉米-冬小麦水盐运移模型，进行了模型参数的率定和模型验证，并引入天气发生器模型ClimGen，统计分析灌溉区域50年实际气象资料，生成未来50年的逐日气象资料，并将ClimGen和Hydrus-1D进行集成构建耦合模拟模型，建立的耦合模型适合模拟再生水灌溉条件下的水分渗漏、盐分淋失规律的变化规律，盐分的均方根（RMSE）在0.0148-0.121之间，并利用耦合模型预测了未来10、30、50年的土壤盐分情况，结果显示研究区若进行长期的再生水灌溉对于土壤表层盐分具有一定的积累效应，但不足以对土壤盐化产生显著影响。