典型绿洲区长期膜下滴灌棉田盐碱土壤离子时空迁移机理研究

Soil salinization is one of the most important problems to be solved in the world of land resource and ecological environment problems. The problem of drip irrigation under salinity long-term membrane is a new component of Xinjiang salinization. As an important demonstration base of national water-saving agriculture, along with the years growth of the Xinjiang scale of drip irrigation under ground membrane technology popularization and application of water-saving irrigation, the water－saving irrigation soil salinization comes out .In the past, to salinization of soil salinity more attention paid on hazard to total soil salt ions, the unbalance and difference arising from the harm of relatively less, long-term drip salt ions temporal-spatial migration mechanism is unknown, which make it hard to provide scientific and reasonable basis to decision makers. Therefore, the project aimed at North Xinjiang typical oasis long-term mulched drip irrigation of farmland soil salt ion migration mechanism study of space-time, research years of irrigation, irrigation fertilization system, freeze thawing, root absorption and mechanism of groundwater dynamic migration of salt ions, factors of drip irrigation soil salt ions spatiotemporal migration and mainly illustrate the influence of long-term membrane, reveal major salt ions migration and mechanism of key process, build long-term mulched drip irrigation of farmland soil salt ion time-space migration model, make the salt ion migration irrigation control measures, provide an important theoretical basis for the sustainable use of drip irrigation and the construction of regional ecological environment in arid area of membrane.

土壤盐渍化始终是世界性土地资源与生态环境领域内亟待解决的重要问题之一,长期膜下滴灌盐分问题是新疆盐渍化问题一个新的组成部分，作为国家节水农业重要示范基地，随着新疆规模化膜下滴灌技术推广应用年限增长，出现了节水灌溉型土壤盐渍化问题。以往对盐渍化危害性重视土壤盐分总量,对于土壤盐分离子不平衡与分异所产生的危害研究相对薄弱，长期滴灌盐分离子时空迁移机理不明，难以给决策者提供科学合理的解释和参考依据。因此，项目针对北疆典型绿洲区长期膜下滴灌农田土壤盐分离子时空迁移机理进行研究，探究滴灌年限、灌溉施肥制度、冻融、根系吸收和地下水动态等对盐分离子迁移的作用机理，阐明长期膜下滴灌土壤盐分离子时空迁移规律与主要影响因素，揭示主要盐分离子迁移关键过程与机理，构建长期膜下滴灌农田土壤盐分离子时空迁移模型，提出盐分离子迁移灌溉调控对策，为干旱区膜下滴灌可持续应用及区域生态环境建设提供重要理论依据。

干旱绿洲区土壤盐渍化问题，尤其在膜下滴灌技术规模化推广应用以后，很多排碱沟渠被填平，随着膜下滴灌应用年限的增长，节水灌溉型土壤次生盐渍化问题逐渐显现，已经影响滴灌节水技术的可持续推广。本课题对典型绿洲区棉田长期膜下滴灌土壤盐分离子分布特征和时空迁移规律进行研究，数值模拟盐分离子迁移过程，并基于长期膜下滴灌棉田离子迁移规律提出灌溉调控对策。根据课题目标，项目组开展了连续4年的定点监测试验，确定了长期膜下滴灌棉田土壤中总盐、Na+ 、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-“浅集表聚”的分布特征；受滴灌灌水洗盐和北疆地区冻融循环过程对土壤中盐分离子的淋洗作用，长期膜下滴灌棉田土壤中盐分离子呈逐年降低趋势；确立指数衰减函数能够准确的回归应用膜下滴灌技术1-16a内，棉田0-140cm土层中总盐、Na+ 、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-含量均值随滴灌年限逐年降低的趋势。发现滴灌使用初期（1-4a），盐分离子降低速度最快；滴灌使用中期（4-12a），盐分离子降低速度较平稳；滴灌12a后棉田土壤中盐分离子含量相对稳定。利用室内土柱试验，确定了土壤容重、初始含水率对一维积水入渗土壤盐分离子的分布有显著影响；证明了对于三维点源滴灌，土壤容重和滴头流量对土壤盐分离子有显著影响；结合HYDRUS软件构建数学模型对一维和三维点源入渗盐分离子变化趋势进行数值模拟，得出精确的数据参数，确定利用HYDRUS模型可准确模拟长期膜下滴灌棉田土壤盐分离子演变规律。利用小区控制试验结果，创造性提出了不同盐度棉田生育期和非生育期调控对策，棉花生育期内，以计划湿润层0-60cm为例，根区盐分均值在5-24g/kg之间，灌溉定额宜在855.0-1660mm；根区盐分均值为3-5g/kg，灌溉定额宜在733.9-855.0mm；根区盐分均值低于3g/kg时，灌溉定额宜在636.97.0-733.9mm。棉花非生育期，滴灌冬灌灌水定额3000 m3/hm2、3600 m3/hm2时的棉花产量较高，相对未冬灌处理分别增产10.66%和12.36%。研究成果为干旱区规模化节水条件下灌区或流域尺度生态系统盐分迁移规律与调控研究提供基本过程认识、基础数据和研究范例。结合本项目，培养硕士研究生4名；发表期刊论文20篇，其中EI检索7篇、CSCD核刊10篇、北大中文核心期刊17篇；授权专利6项；出版专著1部。