微润灌溉对含盐土壤水肥盐迁移机理和作物的影响研究

At present, water shortage、soil salinization、problems of agricultural environment in the Inner Mongolia Hetao irrigation district, which restricted agriculture sustainable development of the district. Development and application of future water saving irrigation technology have became the inevitable demand of the times, which were to ensure sustainable economic development and to mainten the ecological environment security. The research will combine of the indoor test, the field test and the numerical simulation: by means of quantitative analysis of saline soil SPAC system distribution law、Influencing factors and The relationship between state on different interface state under moistube irrigation conditions, found root water uptake model that base on Feed model、BP neural network and verify; discuss mechanism migration of Water-Fertilizer-Salt under moistube irrigation base on HYDRUS-2D model; present the Water-Fertilizer-Salt production function of crop under moistube irrigation and optimal irrigation system, to lay the foundation for application of moistube irrigation in salinization Irrigation district.

内蒙古河套灌区目前缺水、土壤盐渍化、农田环境问题制约了该区农业可持续发展。开发和应用未来节水灌溉技术成为时代发展的必然要求，是保证经济可持续发展和维护生态环境安全的关键所在。研究以室内试验、田间试验和数值模拟相结合方法：通过定量分析微润灌溉条件下含盐土壤SPAC系统各个不同界面能态的分布规律、影响因素及各能态之间的相互关系，建立基于Feed模型、BP神经网络的根系吸水模型，并进行验证；基于HYDRUS-2D模型研究微润灌条件下水-肥-盐运移机理；提出微润灌溉条件下的作物水-肥-盐生产函数及最优灌溉制度，为微润灌溉在盐渍化灌区的推广应用奠定基础。

目前有关微润灌溉机理方面的研究主要集中于试验条件处于理想状态的室内模拟试验，而针对盐渍化引黄灌区大田机理方面研究报道尚少，缺少能够为微润灌溉设计参数提供依据的支撑。针对以上问题，项目通过3年的田间小区试验，并结合理论分析、数学建模的方法进行研究，掌握了含盐土壤向日葵微润灌溉条件下生理指标变化规律和根系分布特征；摸清了根区水肥盐运移规律，并建立了BP神经网络根系吸水模型，明晰了水肥盐与根系间匹配关系；建立了水-肥-盐-产量Jensen模型，揭示了微润灌溉条件下含盐土壤水盐肥运移机理，并提出了微润灌溉条件下水肥盐调控模式。结果表明：. （1）微润灌溉条件下向日葵的根系主要在0-30cm，向日葵吸水层主要集中在10～30cm之间土层，现蕾期向日葵的需水增大，相应的根系吸水速率加大，抑制了水分向土壤表层10cm及根系30cm范围外的迁移。开花期根系活力最佳，且与微润灌供水间达到阶段性的平衡。到了成熟期，根系吸水速率相应减少，土壤表层0-10cm、根系区30cm外围水分含量增加。BP神经网络根系吸水模型对吸水的模拟具有较高精度。. （2）土壤含水率随着生育期的推进呈现减小-增加-减小的趋势，以灌浆期为界。灌溉前后距微润管20cm土层内含水率等值线相对密集，水分在该层土壤中变化较为剧烈。距离微润管越近，土壤中硝态氮含量越高，硝态氮主要分布在0~30cm的土层中。0~20cm土层中被吸收利用较多，而其他土层中的硝态氮向0~20cm范围内迁移，较灌溉呈现减少趋势。而盐分与硝态氮恰好相反，距离微润管越近，盐分越小，距作物根系20cm土层范围内呈现一个稳定脱盐区域，20cm外形成一个高盐区域。. （3）综合作物根系、水肥盐特征、产量、水肥利用效率。微润管埋深为20cm、轻度控水最有利于盐碱地作物的节水增产，调节根区水肥盐环境。微润灌溉条件下轻度含盐土壤水肥盐调控模式为：微润管埋深为20cm，灌水12次、灌水定额为52m³/亩；P肥13.8kg作为底肥一次性全部施入，追施N肥，分别在现蕾前期（50%、4.8kg/亩）、开花期（50%、4.8kg/亩）与灌水一块施入；盐分0.3%左右。并获得了水-肥-盐-产量Jensen模型，微润管埋深20cm、轻度控水可有效缓解盐分的胁迫，提高水肥利用效率。.研究成果对于微润灌溉在河套灌区盐渍化大田的应用具有较好的科学意义和应用价值。