民勤咸水灌溉及SWAP模型模拟研究.pdf

第31卷第2期 2011年3月中国沙漠 JOuRNAL OF DESERT RESEARCH :1000—694X(2011)02—288-07 民勤咸水灌溉及SWAP模型模拟研究黄翠华,王涛。,薛娴,尤全刚,彭飞(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室,甘肃兰州730000) 摘要: g·L“和5 g·L-1浓度咸水对民勤传统作物黄河蜜进行咸水灌溉试验。通过野外试验和实验室分析,评价了咸水灌溉对土壤性质和作物产量的影响,校正了SWAP模型并对相关因子进行了模拟分析。研究结果显示,尽管基于当地种植经验的灌水量与基于潜在蒸发蒸腾量(ETo)及根据田间持水量计算的需水量有一定差异,但灌溉水质和灌水量与田间产量具有较好的一致性; g·L1处理的水利用效率高于5 g·L-;模拟结果显示,SWAP模型对不同试验处理和不同气候条件下的土壤性质和作物产量模拟效果较好。由此得出结论,在民勤可以利用SWAP模型模拟不同环境条件下的土壤水分状况及作物产量, 为农田耕作提供理论支撑。关键词:咸水灌溉;SWAP模型;士壤转换函数;水利用效率中图分类号:$273 文献标识码:A 干旱气候和不合理的人类活动(如滥垦、滥牧、滥樵等)导致了干旱、半干旱区土地荒漠化,引起土壤生产力下降和作物产量降低。在干旱、半干旱区, 气候干旱和土壤积盐被认为是两个极其相关的现象,并代表了两种最重要的影响农业系统生产力的环境因素D-z]。水资源比较匮乏的干旱、半干旱区, 咸水被广泛应用于农业灌溉,而这些区域全年有限的降水不足以淋溶出根区的盐分,长期利用低水质的水进行灌溉使得盐分在土壤中不断积累,影响土壤质量进而降低作物产量。有效管理干旱、半干旱区的土壤盐分积累是保持或提高农业生产以及避免土壤、环境质量下降的一个关键因素。根据 Chhabra研究,在一定条件下,灌溉用水是盐分的主要来源,并导致土壤盐渍化的发生和发展[3--4]。水是干旱区农业生态环境中最积极、最活跃的因素,但同时也是最主要的限制因素。干旱区许多农业生态环境问题,都是由于人类活动引起的水量和水盐平衡关系改变而产生的[]。在中国西北内陆河流域,如石羊河流域,由于主要利用含盐量较高的地下水进行灌溉,导致土壤盐分不断增加。当地普遍应用漫灌和沟灌的灌溉方式,需水量大且利用率低,致使水资源浪费的同时增加了土壤盐分的积累[8]。实际上,由于含有大量可溶性离子(SO:一、 Ca2+、Na+、M92+、HCO;-、Cl一)的水进入排水系统并补给地下水,导致地下水盐分增高,长期利用这种含盐量较高的地下水进行灌溉,加之强烈的蒸发导致土壤盐渍化。土壤溶液的钠饱和度和盐分浓度影响黏土颗粒的分布和土壤水力传导[93以及土壤团粒的水稳性, 并可能在土壤表面形成结皮[1””]。这种影响将导致土壤气孔堵塞,明显降低土壤渗透性、土壤孑L隙度和土壤水力传导率,这些变化均可从土壤水分特征曲线中得到很好的反映[14--15]。植物受到盐碱胁迫后,光合作用一般会降低,影响其生长。尽管咸水灌溉有许多不利条件,但由于高质量水的匮乏,决定了在民勤地区不得不利用含盐量较高的地下水进行灌溉[1引。某些地区利用咸水灌溉已经有近20 a的历史,深刻影响着土壤环境和作物产量