河套灌區井渠結合膜下滴灌土壤鹽分演化規律

毛 威，楊金忠，朱 焱，伍靖偉

（武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，武漢 430072）

0 引 言

內蒙古河套灌區位于溫帶大陸性干旱-半干旱氣候帶，水資源供需矛盾突出，合理開發利用灌區各類水資源、減少農業用水量、提高用水效率是灌區的當務之急[1-2]。井渠結合膜下滴灌是干旱灌區開發地下水資源、提高灌溉水利用率的重要措施[3-6]。井渠結合膜下滴灌是指在適宜發展井渠結合的地區，開發一定面積的井灌區，利用地下水進行膜下滴灌，渠灌區維持原有灌溉方式。井渠結合膜下滴灌一方面可充分開發地下水資源，通過降低地下水位減少潛水蒸發消耗，提高地下水的利用效率，達到開源的目的；另一方面可通過膜下滴灌提高灌溉水利用率，達到節流的目的[7-8]。同時，井渠結合膜下滴灌可通過降低地下水水位減少根系層鹽分的積累[5-6,9]。王璐瑤等[9]基于地下水的采補平衡，確定了合理的井渠結合模式。郝培凈[6]根據確定的井渠結合模式，預測了井渠結合推廣實施后地下水埋深的變化趨勢。但是，采用井渠結合膜下滴灌的灌溉模式后，灌區鹽分的演化規律尤其是根系層的鹽分累積、土壤-地下水含水層補排關系等將發生顯著變化，這些都將影響灌區作物產量和生態可持續發展。因此，探討河套灌區井渠結合膜下滴灌實施后的土壤鹽分長期演變規律具有極其重要的理論和現實意義。

目前對河套灌區土壤水鹽運動規律已有大量研究，如郝遠遠等[10]采用分布式的 HYDRUS-EPIC模型評估了河套灌區解放閘灌域4 m深度內的土壤水鹽動態和作物生長空間分布特征；彭振陽等[11]根據田間試驗研究了河套灌區秋澆條件下季節性凍融土壤的鹽分運動規律；李亮[12]采用HYDRUS-2D模型對河套灌區典型區1 m深度內的土壤水鹽運動規律進行了研究；Xu等[13]構建了解放閘灌域的大尺度水均衡模型，研究各種節水措施對地下水位的影響；Yu等[14]采用遙感手段研究了解放閘灌域的土壤鹽分在時間和空間上的變化。但是，由于飽和-非飽和帶廣泛而復雜的水力聯系、鹽分測量數據強烈的空間變異性等因素的存在，小尺度短時間序列的研究難以反映鹽分長期的演化規律。Schoups等[15]提出，對鹽堿化過程的研究應以較大的區域為空間尺度，并考慮長時間變化過程。

SaltMod是用于灌區長期水資源和鹽分管理的均衡模型，它以水鹽均衡原理為基礎，可預測不同水文地質條件和不同用水管理措施下的地下水動態變化、排水系統排水、土壤及含水層鹽分變化過程等。該模型由Oosterbaan開發，已被廣泛應用于印度、土耳其、埃及、中國（江蘇、內蒙古等地）的水鹽預測分析[16-21]。該模型還可以處理作物輪作、農民對積水和鹽堿化的反應等實際情況。但是，它不適用于井渠結合的情況，不能處理多種灌溉水源的情況，不能區分井水和渠水等不同的灌溉水源；SaltMod模型只有1個平均的地下水位，不能區分井灌區與渠灌區的地下水位差；同時，SaltMod模型的地表分區只有 3個，限制了其在井渠結合區的使用。為了處理實際情況，筆者提出了改進的SaltMod模型[22]。本文針對內蒙古河套灌區即將推廣井渠結合膜下滴灌的實際情況，分別建立井灌區和渠灌區的改進SaltMod均衡模型，并通過地下水含水層的側向流量將二者進行耦合，采用隆勝井渠結合區15 a的水鹽均衡觀測資料，對耦合模型進行率定和驗證，采用驗證后的模型分析河套灌區隆勝井渠結合典型區在現狀條件下的土壤鹽分演化規律，以及在井渠結合膜下滴灌推廣實施后，不同條件的井渠結合區的土壤鹽分演化規律，以期為河套灌區制定合理的水分管理措施實現生態可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

內蒙古河套灌區是中國最大的“一首制”自流引水灌區[23]，控制面積 1.073×104km2，其中灌溉面積5.74×103km2。河套灌區屬溫帶大陸性干旱-半干旱氣候區，冬長夏短、干燥多風、晝夜溫差較大。年平均氣溫6.9 ℃，平均相對濕度40%～50%，年均降水量171 mm，年均水面蒸發量1 152 mm。河套灌區的灌溉主要引過境的黃河水，在2000年后年引黃水量穩定在4.7×109m3左右，黃河水礦化度約為0.65 g/L。根據何彬等[24-25]研究結果，將灌區劃分為適宜發展井渠結合的區域（地下水礦化度＜2.5 g/L）、可發展井渠結合的區域（地下水礦化度在2.5～3 g/L之間）、不適宜發展井渠結合的區域（地下水礦化度＞3 g/L），如圖1所示。該分類參考了河套灌區大量的水文地質和水化學資料、河套灌區地下水礦化度分區圖，并考慮了河套灌區的水文地質資料及農業灌溉用水水質標準。在地下水礦化度＜2.5 g/L的適宜發展井渠結合的區域中，約90%的面積地下水礦化度＜2 g/L。隆勝井渠結合試驗區位于河套灌區中部，在永濟灌域下永剛分干渠所屬的西濟支渠灌域，地理坐標為107°28′～107°32′E，40°51′～40°55′N，海拔 1 037 m。試驗區渠灌區南北長10.5 km，東西寬約3.8 km，土地面積36.67 km2，灌溉面積28 km2。井灌區位于隆勝試驗區的西南角，控制面積約為9 km2，地下水礦化度為1.2 g/L，如圖 1所示。隆勝試驗區土壤質地主要為壤土、砂土插花分布，表層土壤容重 1.45～1.55 g/cm3，孔隙度為46.43%～49.73%，田間持水量0.25～0.3。1 m以下以砂土為主，地下水礦化度為1.2 g/L，適于發展井渠結合。該地區積累了大量的氣象、地質、引水、排水、地下水埋深、土壤鹽分等觀測資料，圖 1中顯示了現階段井渠結合區地下水觀測井的分布情況。現狀條件下隆勝試驗區已經發展了井渠結合的灌溉方式，但是井灌區尚沒有發展膜下滴灌。

圖1 河套灌區地下水礦化度分布及隆勝試驗區地下水位觀測井布置Fig.1 Groundwater salinity distribution of Hetao Irrigation District and groundwater observation well layout of Longsheng experimental area

1.2 數據來源

隆勝試驗區2002年—2016年的氣象資料來源于其附近的臨河氣象站的實測值，主要有降雨量與采用 FAO56 Penman-Monteith公式計算得到的參考作物騰發量ET0[26]。隆勝試驗區相應的引水灌溉資料、作物種植結構等均來源于河套灌區義長灌域管理局的統計數據。地下水埋深的數據主要取自該區域的2口常觀井，并通過2002年—2005年搜集到的地下水埋深數據與2014年后自己布設的觀測井的觀測數據，對常觀井數據進行了相關性分析，結果顯示不同來源的數據相關性較好。為了保證數據的連續性，地下水埋深的數據采用常觀井的觀測結果。2013年前的土壤鹽分數據從當地試驗站、義長灌域管理局等地方獲取，其中2002年—2005年為1個連續序列，2009年—2010年為1個連續序列，2013年為單獨的1次測量。2014年之后的土壤鹽分數據為實測獲得。不同年份取樣頻率為 2～4次不等。每次取樣點數都>10，但是不同年份間取樣點位不重合，剖面取樣層次劃分不一致，但均取到1 m深處。所有土壤含鹽量實測值均為全鹽值。將測量點位分為井灌區與渠灌區 2組，分別得到井灌區與渠灌區根系層土壤鹽分實測結果的平均值。

1.3 改進SaltMod模型的應用

SaltMod模型以季度為均衡時段，在時間上可以將模型分為1～4個季度，在空間上垂向劃分為4個均衡體，分別為地表均衡體、根系層、過渡層和含水層。模型假設在根系層和過渡層所有的土壤水分運動都是垂向的，排水系統處于過渡層。模型綜合考慮了降雨、蒸發、灌溉、排水、井水利用、徑流損失等地表水文過程和深層滲漏、地下水抽水等含水層水文過程。鹽分的均衡依賴于水分均衡的計算，以電導率表示濃度值。改進的SaltMod模型[22]分別采用SaltMod模型模擬井灌區和渠灌區，再通過含水層交換水量將二者耦合，如圖 2所示。井灌區與渠灌區含水層耦合公式為

式中Sw為井灌區的面積，m2；Sc為渠灌區的面積，m2；Gw為單位面積井灌區含水層流入水量，m；Gc為單位面積渠灌區含水層流出水量，m。改進SaltMod模型既具有SaltMod模型的優點，又可處理井渠結合的特殊情況。

圖2 改進的SaltMod模型示意圖Fig.2 Sketch of improved SaltMod model

對于改進SaltMod模型而言，按照灌區的灌溉和作物生長特征，將全年分為3個季度：第1季度從每年的5月—9月共5個月，為作物生育期；第 2季度為每年的10月—11月共2個月，為秋澆期；第3季度為每年的12月初到次年的4月底共5個月，為凍融期。根據地質調查的鉆孔資料，將SaltMod模型垂向上分為 3層：第 1層厚度1 m，為根系層；第2層厚度為4 m，為過渡層；第3層厚度為95 m，為含水層。根系層和過渡層總孔隙度為0.48，含水層總孔隙度為0.4。根系層和過渡層給水度為0.07，含水層給水度為0.1。降雨資料采用實測數據多年均值，第1季度降雨為142 mm，第2季度降雨為10 mm，第3季度降雨為13 mm。渠灌區和井灌區的灌溉水量均采用現狀條件下的監測值，井灌區作物生育期采用井水灌溉，灌溉量為537 mm；渠灌區作物生育期采用黃河水進行灌溉，灌溉量為300 mm。井灌區渠灌區均采用黃河水秋澆，渠灌區秋澆水量為200 mm，井灌區只有少部分區域秋澆，平均秋澆水量設為20 mm。井灌區和渠灌區初始埋深分別設置為2.3和1.8 m。前述的SaltMod模型分層與地下水埋深的設置并沒有直接的關系。隆勝井灌區地下水礦化度為1.2 g/L，黃河水礦化度為0.65 g/L。將礦化度數據及實測土壤全鹽值轉化為 SaltMod模型計算所需的電導率數據。

全鹽值與 SaltMod模型所需電導率之間的轉換步驟為：1）對既有實測全鹽值（S，%）又有土水比為 1∶5的電導率（EC1:5，dS/m）的數據進行回歸分析，得到回歸方程EC1:5=3.2S-0.002 (R2=0.69，P<0.05)；2）參考童文杰等[27]在河套灌區的研究，采用公式 ECe= 8.6EC1:5將EC1:5轉換為土壤飽和浸提液的電導率（ECe）。根據SaltMod操作手冊，模型所需的電導率EC = 2ECe。礦化度與模型所需電導率EC間的轉換公式為1 g/L = 1.7 dS/m。

圖3 土壤全鹽值與電導率（EC1:5）的關系Fig.3 Relationship between soil salinity and electric conductivity (EC1:5).

隆勝試驗區處于季節性凍融區。在凍結過程中，隨著氣溫降低，土壤自上而下逐漸凍結，凍結區水勢降低，地下水在水勢作用下補給凍結層，地下水位下降。融化期融化水下滲，地下水位逐漸回升。在凍融期間對區域水分造成影響的作用即為上邊界條件和溫度變化引起的凍融過程。上邊界的降雨蒸發會對區域的整體水量造成影響。溫度變化僅影響地下水與土壤水之間的轉換，且在凍融期結束后將恢復至初始狀態。因此，本模型認為在長時間的土壤水鹽均衡的計算中，溫度變化造成的影響非常小。因此，本模型不考慮由于溫度變化而引起的凍融過程。

采用2002年—2005年的地下水埋深與土壤鹽分的實測數據進行模型率定，2006年—2016年的實測數據進行模型驗證。

1.4 模型驗證指標

采用均方根誤差（root mean square error，RMSE）和相對誤差（relative error，RE）2個指標評判模型擬合結果，其計算公式如下：

式中Ysim,i為模型計算值，Yobs,i為實測值，N為樣本數量。實際計算RE時，采用各季度年份均值進行計算。

2 結果與分析

2.1 模型率定與驗證

2002年—2005年作為率定期，2006年—2016年作為模型驗證期。模擬的地下水埋深、土壤電導率與實測值對比結果如圖4和圖5，RMSE和RE計算結果見表1。根據實測埋深率定井灌區與渠灌區含水層交換水量及其在各季度之間的分配。井灌區和渠灌區在模型率定期埋深的全年RMSE分別為0.87和0.25 m，全年RE分別為23%和4%。在不同季度中，RMSE在0.17～1.22 m之間，RE在4%～47%之間，主要差異體現在2002年（圖4）。在模型驗證期，井灌區和渠灌區地下水埋深全年 RMSE分別為0.56和0.43 m，RE均為4%，各季度地下水埋深的實測值與模擬值RMSE在0.21～0.81 m之間，RE在3%～32%之間，最大差異仍然發生在井灌區第1季度。SaltMod模型采用多年平均的降雨量和灌溉量等作為輸入條件，所以模型反映的是長時間情況下的地下水位變化趨勢，并不能反映由降雨或灌溉等在短期內引起的水位的劇烈波動。對照2002年的氣象及引水資料，發現2002年研究區附近渠系引水有明顯增加，推測為由于附近進行了較大量的灌溉而使地下水有明顯抬升，導致了實測結果與模型計算結果的差異。從長時間序列來看，模型計算的地下水埋深變化可反映隆勝井渠結合區的水分運動規律。

表1 率定期和驗證期隆勝區埋深及根系層土壤鹽分含量模擬值與實測值對比Table 1 Comparison of simulated and observed groundwater depth and soil salinity in root zone of Longsheng area for calibration and validation periods

圖4 隆勝區地下水埋深實測值與模擬值對比Fig.4 Comparison of simulated and observed groundwater depth of Longsheng area

圖5 隆勝區根層土壤電導率實測與模擬值對比Fig.5 Comparison of simulated and observed soil electric conductivity in root zone of Longsheng area

根據土壤鹽分數據率定根系層淋濾系數Flr，當Flr為0.6時，井灌區和渠灌區的模型模擬結果與實測值均擬合較好，此時井灌區和渠灌區全年RMSE分別為2.76和2.01 dS/m，全年的RE分別為8%和10%（表1）。不同季度RMSE在1.42～3.85 dS/m之間，RE在3%～28%之間，模型計算結果較好反映了該地區的鹽分運移規律。因此，率定得到根系層淋濾系數為Flr= 0.6。對于驗證期土壤鹽分數據，部分觀測資料缺失。井灌區和渠灌區在驗證期土壤鹽分全年RMSE分別是1.68和1.83 dS/m，RE分別為15%和21%。各個季度RMSE在1.25～2.22 dS/m之間，RE在4%～46%范圍內。總體來說，模型可以較好地模擬井渠結合區的鹽分變化。

2.2 土壤鹽分演化規律及分析

2.2.1 現狀條件下隆勝井渠結合區土壤鹽分演化規律

以2016年為初始時間，分析現狀條件下土壤鹽分在100 a中的變化情況。對于根系層而言，當全鹽值<2 g/kg時，基本滿足大部分作物生長發育的需求；當全鹽值>3 g/kg時，則認為對大部分作物生長發育有嚴重的影響，故計算過程中選全鹽值2和3 g/kg為土壤鹽堿化程度控制指標[28-30]。現狀條件下100 a內隆勝井渠結合區土壤鹽分演變計算結果見圖6。

圖6 現狀條件下井渠結合區土壤電導率演化情況預測Fig.6 Soil electric conductivity prediction of different zones in canal and well irrigation areas under current condition

在渠灌區，由于蒸發作用，非灌溉用地根系層鹽分隨著時間持續累積。但是灌溉用地根系層和排水位以上過渡層的鹽分呈逐漸下降趨勢，其主要原因是秋澆的壓鹽作用，通過秋澆淋濾下去的鹽分，主要積累在含水層。在井灌區，由于采用鹽分濃度相對較高的地下水進行灌溉，灌溉用地根系層的鹽分逐年升高；非灌溉用地根系層由于蒸發作用，土壤鹽分緩慢增加；過渡層和含水層的鹽分濃度逐年升高，但由于含水層厚度較大，鹽分濃度變化較小。渠灌區灌溉用地根系層土壤全鹽含量遠低于2 g/kg，滿足作物生長的需求；井灌區灌溉用地根系層鹽分在第100年時全鹽量接近2 g/kg，土壤鹽分積累非常緩慢，可以認為在現狀條件下井灌區灌溉用地根系層可以在長時期內基本保證作物正常生長的需求。

2.2.2 井渠結合膜下滴灌后土壤鹽分的變化規律

隆勝試驗區作為井渠結合膜下滴灌的示范建設區，井灌區將作為示范區推廣膜下滴灌，渠灌區維持現狀黃河水灌溉。根據2.2.1節可知，渠灌區根系層鹽分基本穩定且始終處于較低水平，以下將主要探討不同情況下井灌區的鹽分變化情況，且主要關注根系層鹽分含量。

改變現有條件，探討井灌區改造為膜下滴灌的灌溉方式后的鹽分演化情況。隆勝井灌區改為膜下滴灌后，根據相關研究[6]，調整灌溉定額、埋深、灌溉水礦化度等輸入數據（見表 2），地質資料、季度劃分、氣象資料等與現狀條件一致。實際蒸發量由SaltMod模型基于水分虧缺原理計算得到，不需要輸入。

表2 井灌區膜下滴灌后輸入數據Table 2 Input data under mulched drip irrigation in well irrigation area

以2016年作為初始條件，計算得到實施膜下滴灌之后井灌區各層的土壤鹽分變化趨勢，如圖 7所示。結果顯示，在井灌區全部實施膜下滴灌且秋澆定額為180 mm的情況下，灌溉用地根系層的土壤鹽分呈現先降后升的趨勢，土壤鹽分增加緩慢，可滿足作物生長要求（土壤全鹽量<2 g/kg）。非灌溉用地的根系層則從現狀條件下的升高趨勢轉為下降，過渡層和含水層的鹽分含量均處于緩慢上升狀態。灌溉用地根系層鹽分開始時下降是由于秋澆水量的加大，使得根系層鹽分得到更充分的淋濾，從而降低了根系層鹽分含量，后來逐漸上升是由于膜下滴灌區一直存在鹽分進入卻沒有排泄渠道，導致地下水含水層和過渡層的鹽分逐漸積累，從而使通過毛細作用從過渡層進入根系層的鹽分逐漸增多，根系層的鹽分逐漸積累。非灌溉用地根系層的土壤鹽分濃度逐漸下降，主要原因是由于地下水埋深變大，導致蒸發量減小，從而使得通過毛細作用進入非灌溉用地根系層的鹽分大幅下降，在降雨的淋洗下，非灌溉用地根系層的土壤鹽分下降。鹽分主要累積在含水層，但是由于含水層體積龐大，所以鹽分濃度上升緩慢。因此，當隆勝井灌區全部實施膜下滴灌，采用黃河水秋澆，秋澆定額采用180 mm時，可以保證該地區的灌溉用地根系層的鹽分在長時間內滿足作物生長的需求。

圖7 井渠結合膜下滴灌后100 a土壤EC變化Fig.7 Soil EC change in well irrigation area after application of mulched drip irrigation combined with well irrigation in 100 years

2.2.3 井渠結合膜下滴灌后不同秋澆方案、灌溉定額和地下水埋深對土壤鹽分演化的影響

擬定不同的秋澆方案（秋澆頻率分別為1年1次、2年1次、3年1次），均采用黃河水進行秋澆，秋澆定額保持180 mm，其他參數見表2，基于改進模型進行計算，井灌區灌溉用地根系層鹽分累積計算結果如圖8a所示。結果顯示，秋澆頻率的變化對根系層土壤鹽分含量的影響明顯。減小秋澆頻率后，由于淋濾水量的減少，根系層土壤鹽分具有明顯的升高趨勢。當采用2年1次秋澆時，在100 a后灌溉用地根系層的土壤EC<12 dS/m（全鹽量為2.2 g/kg）；采用3年1次秋澆時，在100 a后灌溉用地根系層的土壤EC<15 dS/m（全鹽量為2.7 g/kg），基本滿足多數作物的生長需求，但鹽漬化風險較高。因此，當隆勝井灌區全部實施膜下滴灌后，作物生育期利用地下水灌溉，灌溉定額為294 mm，地下水礦化度1.2 g/L，采用2年1次利用黃河水進行秋澆壓鹽，可以保證灌溉用地根系層鹽分含量處于較低的水平。

生育期灌溉定額取 294 mm充分考慮了作物需水量等因素。現擬定生育期凈灌溉定額為264和324 mm，在基本滿足作物需水量的基礎上，研究灌溉定額對土壤鹽分演化的影響。由圖8b可以看出，生育期灌溉定額對根系層土壤鹽分含量的變化趨勢影響不明顯。但是，當生育期灌溉定額較大時，灌溉用地根系層鹽分含量更高，而當生育期灌溉定額較小時，灌溉用地根系層鹽分含量也相對變小。產生這種現象的原因主要是因為作物蒸騰的影響。采用不同灌溉定額，進入根系層的水分基本都被作物吸收用于騰發作用，深層滲漏至過渡層的水分較少。因此當灌溉定額更大時，通過灌溉作用進入根系層的鹽分也更多，雖然相應的深層淋濾量也更大一些，但深層滲漏水量較小，絕大部分鹽分還是留在根系層。因此，生育期灌溉水量越大，反而灌溉用地根系層鹽分含量會越高。總的來說，不同灌溉定額對灌溉用地根系層鹽分含量的變化影響較小。

圖8 井渠結合膜下滴灌后不同條件下灌溉用地根系層土壤EC累積情況Fig.8 Root zone soil EC in irrigation area under mulched drip irrigation combined with well irrigation at different conditions

埋深影響蒸發作用，因此也會影響地表鹽分的積累。假定井灌區埋深分別為2.5、2.7、3.0和3.5 m，模擬不同埋深對根系層土壤鹽分演化的影響。由圖8c可以看出，埋深對根系層土壤鹽分含量的變化趨勢影響不明顯。當地下水埋深較淺時，相同氣候條件下會有較大的實際蒸發量，而較大的實際蒸發導致地表鹽分更多的積累。根據圖中結果可以驗證，較小的埋深，灌溉用地根系層的地表鹽分累積量更多；而相應較大的埋深，灌溉用地根系層的地表鹽分積累相對較少。但是，總體來說，埋深對灌溉用地根系層鹽分含量的變化影響較小。

2.2.4 井渠結合膜下滴灌后不同地下水礦化度對土壤鹽分演化的影響

擬定生育期不同的地下水礦化度，采用黃河水秋澆，秋澆定額180 mm，秋澆頻率為1年1次。由圖9a可以看出，隨著地下水礦化度的增加，灌溉用地根系層土壤鹽分呈現明顯的累積狀態。當地下水礦化度為2.5 g/L時，100 a后灌溉用地根系層的土壤 EC<11 dS/m（全鹽量為2.0 g/kg）；當地下水礦化度為3 g/L時，100 a后灌溉用地根系層的土壤EC約為12 dS/m（全鹽為2.27 g/kg），可以滿足多數作物的生長需求。此外，可以發現隨著生育期灌溉用水礦化度的增加，灌溉用地根系層鹽分含量年內變化加劇。原因為更高的灌溉用水礦化度使得相同灌溉水量條件下引入的土壤鹽分更多，而相同的秋澆定額帶走的鹽分也更多，導致灌溉用地根系層土壤鹽分含量的變化更加劇烈。

當地下水礦化度為 2.0、2.5和 3 g/L，秋澆定額180 mm，2年1次秋澆時，灌溉用地根系層土壤鹽分累積情況如圖9b所示。結果顯示，當采用2年1次秋澆，秋澆定額180 mm時，當地下水礦化度為2.0 g/L時，100 a后灌溉用地根系層的土壤EC<16 dS/m（全鹽量<3.0 g/kg），基本可以滿足作物的生長需求。當地下水礦化度為2.5 g/L時，在60 a左右，灌溉用地根系層的土壤全鹽量達到3.0 g/kg，此時達到作物耐鹽上限。

圖9 井渠結合膜下滴灌后不同地下水礦化度下灌溉用地根系層ECFig.9 Root zone soil EC in well irrigation area under mulched drip irrigation combined with well irrigation at different groundwater mineralization

從圖 1全灌域地下水礦化度分布圖可知，地下水礦化度<2.5 g/L的適宜發展井渠結合的區域中，約90%的面積地下水礦化度<2.0 g/L。因此，當河套灌區適宜發展井渠結合的區域全部實施井渠結合膜下滴灌，作物生育期利用地下水灌溉，采用2年1次利用黃河水進行秋澆壓鹽，可以保證灌溉用地根系層鹽分含量滿足作物生長需求。

3 結 論

本文基于改進的SaltMod模型，采用隆勝井渠結合試驗區15 a長系列的實測資料對模型進行了率定和驗證。結果表明，模型模擬模擬地下水埋深和土壤鹽分可行。根據率定和驗證后的SaltMod模型，在100 a的時間尺度下，預測了現狀條件下及實施井渠結合膜下滴灌后渠灌區和井灌區在不同條件下的鹽分演化情況。主要結論如下：

1）現狀條件下隆勝井渠結合區灌溉用地根系層可以在長時期內滿足作物生長的需求。

2）在實施井渠結合膜下滴灌后，膜下滴灌生育期灌溉定額和井灌區地下水水位對灌溉用地根系層鹽分的積累影響較小，地下水礦化度與秋澆頻率對灌溉用地根系層土壤鹽分累積的影響較大。

在河套全灌域實施井渠結合膜下滴灌時，地下水礦化度<2.5 g/L的適宜發展井渠結合的區域中，約90%的面積地下水礦化度<2 g/L。在這些地方開采地下水進行灌溉，為保證土壤根系層鹽分低于作物耐鹽閾值，建議采用黃河水進行2年1次的秋澆壓鹽，秋澆定額為180 mm。

致謝：在資料收集和野外實驗過程中得到內蒙古農業大學屈忠義教授、義長灌域管理局張武軍工程師等的協助。感謝實驗室的同學們資料收集整理期間的幫助。

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