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干旱区大面积农田膜下滴灌条件下灌区尺度水盐平衡分析
  • 项目名称:干旱区大面积农田膜下滴灌条件下灌区尺度水盐平衡分析
  • 项目类别:地区科学基金项目
  • 批准号:31160115
  • 申请代码:C030702
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2015-12-31
  • 项目负责人:张凤华
  • 依托单位:石河子大学
  • 批准年度:2011
中文摘要:

随着新疆农田滴灌节水技术大面积的实施,改变了流域的水文生态过程,产生新的盐渍化风险。基于这种背景,本研究以准噶尔盆地玛纳斯河流域下野地灌区为例,借助地理信息系统及遥感技术,结合定点定位试验,利用2000-2010年的土壤、农业、气象、水文地质等数据资料,应用水盐平衡模型(SWAGMAN DANSTINY),分析灌区不同水文-生态单元的水盐动态过程,量化每个单元盐份的排入/出率及累积过程,明确积盐的风险单元。应用地下水流动模型(MODFLOW),合并各个单元点,从灌区尺度分析水盐平衡过程,量化灌区地下水补给/排泄的途径和数量、土壤盐份的积累过程,阐明灌区节水的潜力。最后进行场景分析,通过调整水文-生态单元(点)的变量,达到灌区整体(面)水盐平衡的最佳状态,从而构建灌区尺度水资源管理优化模式,为区域尺度上协调水土资源的合理利用及种植结构的优化提供参考,尽量避免生态环境局部改善、全局恶化的局面。

结论摘要:

随着新疆膜下滴灌技术的大面积推广,农田由原来的“漫灌排水”演变成“滴灌无排”,打破原有水盐规律。本研究以新疆玛河流域典型灌区为案例,开展农田-灌区尺度水盐平衡研究,取得以下研究成果(1)结合定点定位试验,SWAGMAN-Destiny水盐平衡数值模型模拟土壤盐分与实测值均达到显著水平。Processing Modflow灌区地下水位数学模型对研究区水文地质条件概化等相吻合。Processing MODFLOW与SWAGMAN-Destiny结合能够准确模拟干旱区灌区尺度水盐平衡过程。(2)研究区年平均气温上升幅度为0.44℃/10a,年降水量的增加幅度为11.6mm/10a,年蒸散量的增加幅度为15.8mm/10a;研究区年平均气温、年降水量和年蒸散量的主震荡周期分别为9年、6年和18年,并且在未来一段时间年明显表现为趋暖增湿。(3)滴灌条件下农田水盐呈频繁的波动变化,由表聚型向脱盐型转变,60-80cm存在一个盐分聚集层。长期膜下滴灌改变土壤可溶性盐分的空间分布,有利于降低耕层盐分,但盐分并没脱离土体。由灌溉引起的表层盐分的降低导致土壤碱度上升。(4)灌区不同土壤质地单元盐分呈现不同程度变化。砂土带区域土壤整体表现为脱盐过程,最高脱盐率达66%;壤土带区域呈现上层脱盐,下层积盐趋势,尤其在80-100cm积盐率高达125%;粘土带脱盐积盐幅度较小,过程缓慢。(5)膜下滴灌采用不同灌溉量导致灌区地下水位不同程度的波动,350 m3.ha-1、450 m3.ha-1和300 m3.ha-1灌量下灌区内地下水位变化分别为下降0.23m、上升2.2m和下降0.9m。研究区实行膜下滴灌节水技术,尚有12.8~19.3×106 m3节水潜力。但目前灌溉定额较大,地下水位有上升趋势。(6)从灌区空间分布来看,存在不同程度的积盐与脱盐状况,灌区西北部属于积盐区域,最高达到62.5%,而东北部属于反复积盐-脱盐区,中下部区域处于脱盐状态,平均为18%左右。(7)滴灌条件下灌区地下水埋深小于200cm时,土壤耕层盐分随地下水埋深增加而呈现幂指数函数下降,当地下水埋深超过200cm时,土壤盐分受地下水影响较小且趋于稳定,耕层电导率值均在2dS?m-1以下,属于轻度盐渍化水平。 本项目从点到面研究盐分变化,为大面积滴灌条件下土壤盐渍化治理提供科学依据。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 10
  • 0
  • 0
  • 1
  • 0
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