河套灌区不同土地利用组合区二维水热盐运移机制及调控研究

在变动的气象条件下，水源不足和盐碱化问题制约着干旱区灌溉农业的持续发展。本研究以河套灌区不同土地利用组合区耕地-盐荒地-沙丘-湖泊（海子）为研究对象，摸清组合区各气候因子、灌水量、土壤含水含盐量及盐分组成变化、地下水位及水质、地温等相互关系及土壤水盐时空变异规律，分析农田盐分的循环路径及淋洗盐分用水量，阐明灌溉期及秋浇期盐荒地-沙丘-湖泊（海子）对农田盐分的干排盐作用；对形成田间小气候组合区的水-盐-热运移机理及影响因素进行深入探讨，构建非饱和土壤HYDRUS-2D和地下水MODFLOW耦合模型；在现有节水条件下模拟分析不同灌水量下组合区土壤水热盐运移规律；探明盐碱地-沙丘-湖泊对农田水盐动态及耕地盐分调控的影响，提出合理的农田灌溉方案，定量的从田间尺度揭示灌区"盐分去向"问题。为灌区实施节水灌溉技术引起的生态环境效应研究，监控及预防土壤盐渍化提供一定的科学依据。

本研究以灌区及试验组合区耕荒地-沙丘-湖泊（海子）为研究对象，分析灌溉水经过土壤到排水阳离子组成的变化规律，探讨用Na+浓度评价淋盐排灌水量比要优于用EC，要维持灌区Na+收支平衡，排灌水量比应保持在0.12～0.15，针对现有灌区年引水量50亿t，年排水量要达到6-7亿t。阐明了耕荒地水盐补排关系及利用水盐均衡模型对耕荒地水盐收支进行了模拟分析，确认了耕地的一部分灌溉水量通过地下水侧向补给盐荒地约162mm水量，被盐荒地蒸发所消耗，定量的从田间尺度揭示灌区盐分去向问题。对田间小气候组合区的水盐运移机理及影响因素进行分析，构建非饱和土壤HYDRUS模型，在13-14年的灌水条件下模拟分析了耕荒地的水盐运移变化。解明了灌溉期地下水由耕荒地流向沙地和海子，非灌溉期由沙地流向耕荒地和海子，分析了试验区的地下水位和水化学成分的动态变化，确认地下水盐分类型主要是碳酸氢钠盐-硫酸钠盐。基于盐分动态平衡的基础上阐述了灌区用排水量现状，探讨了取水制约下的优化灌排水量方案。通过对灌排渠系及地下水的盐分组成和水同位素比的实测值，推算了灌溉水的蒸发率及盐分洗脱效果系数，初步用稳定同位素（δD和δ18O）探讨了灌区水盐运移机理。为灌区实施节水灌溉技术引起的生态环境效应研究，监控及预防土壤盐渍化提供一定的科学依据。