中文摘要：

我国干旱-半干旱地区淡水极为紧缺，咸水还有很大潜力。合理利用微咸水灌溉可以增产，但灌溉不当会造成土壤盐渍化。初步试验显示微咸水合理灌溉棉花产量常高于对照淡水处理；其原因可能是微咸水灌溉补充水分的同时，也补充了微量营养元素；但咸水中微量元素提高产量的机理还不清楚。本项目拟在干旱区开展棉田膜下微咸水滴灌试验，精细监测土壤水势、含水量、蒸发、蒸腾、深层渗漏、易溶盐、养分及微量元素等要素，分析揭示膜下滴灌棉田土壤水流动系统模式及其对水分、养分的分布、运移、耗失以及盐分迁移聚集的控制作用。进行棉花盆栽实验，施加微量元素和不同盐度的咸水，结合田间试验研究微量营养元素对棉花养分吸收及盐害的协同与拮抗机理。探讨膜下微咸水滴灌棉田水分、盐分、养分的优化精准调控模式，为提高干旱区水肥利用效率、有效利用微咸水提供理论依据。其成果对于推广咸水灌溉和防治土壤盐渍化，实现农业的可持续发展具有重要实际意义。

结论摘要：

微咸水膜下滴灌是缓解干旱区农灌用水危机的重要形式。与淡水相比，微咸水中微量元素含量较高，有利于促进作物对养分元素的吸收，提高水资源利用率。但若利用不当，高浓度的盐害离子则会诱发土壤盐渍化。为探讨干旱区微咸水膜下滴灌棉田水盐及微量元素对棉花生长的协同调控机理，本项目采用理论分析、试验研究和数学模拟等有机结合的方法，对微咸水膜下滴灌条件下的土壤水流系统特性、养分与微量元素的时空变化特征及作物响应进行了深入系统研究，揭示了灌溉水中盐分和典型微量元素对棉花生长的协同或拮抗机理，并建立了三维膜下滴灌土壤水盐运移数值模拟模型及水-土壤-棉花系统溶质流动分室模型。研究表明，可将土壤水渗流场、介质场、水化学场、温度场及微生物场等耦合统一于土壤水流系统框架之中，水文地质条件、气象、滴灌设置、作物种植模式与覆膜是控制土壤水流系统动态的主要因子；蒸腾与光合作用速率具有日内周期性波动特征，受灌水周期内的土壤水、热、盐动态影响，灌后先增大后减小；咸淡水轮灌一定程度上促进了棉花根系生长，缓解盐害离子对棉花的生长胁迫；灌溉水中盐分NaCl和微量元素（Mn或Zn）对棉花生长和产量表现为明显的相互拮抗；当灌溉水中Mn浓度小于18μmol/L或大于36μmol/L时，Mn将抑制棉花生长和产量；Zn在盐胁迫条件下，Ca、K、Mg、B和Fe在棉花叶中含量高于其他组织，铃的Cu和Zn含量高于其他组织，Na和Mn不易迁移，易富集在棉花根部；利用微根管技术能可靠地评估棉花根系在土壤中的生长动态；基于建立的微咸水膜下滴灌三维土壤水盐运移数值模型，微域时空尺度模拟表明，灌水结束时形成的半椭圆柱状淡化湿润体空间分布与棉花种植模式及根系分布相适应，利于棉花生长；通过盆栽试验验证的灌溉水-土壤-棉花系统溶质动力学分室模型，能够准确地刻画溶质在系统内的流动过程，为揭示不同处理下棉花产量的差异提供理论依据。本项目研究成果可为干旱区微咸水可持续膜下滴灌提供理论与技术支撑。