我国西北干旱半干旱地区（简称为西北旱区,下同）水资源严重短缺,农业生产过量引用地表水和超采地下水。水资源短缺和土壤盐碱化已经严重制约着我国西北旱区农业生产的可持续发展和生态环境的改善。本文以我国西北旱区水资源短缺及节水灌溉实施现状为背景,选取内蒙古河套灌区和甘肃石羊河流域为典型研究区,在水盐观测和数据资料收集的基础上,分析研究区耕地与盐荒地（简称为耕-荒地,下同）地下水与土壤水盐动态规律及其主要影响因素,并基于MODFLOW数值模型对研究区耕-荒地地下水流运动进行模拟,估算研究区耕-荒地间的地下水盐运移量,分析研究区耕-荒地的盐分平衡;应用SWAP模型模拟典型研究区引黄灌溉和咸水灌溉条件下土壤水盐变化,优化作物的灌溉模式,为西北旱区水资源高效利用和农业可持续发展及防治土壤盐碱化提供理论依据。主要研究内容和结论如下:（1）在河套灌区永济灌域选取典型研究区,于2018-2020年观测了耕地和盐荒地的土壤含水率、土壤含盐量、地下水位埋深及矿化度,分析了耕-荒地地下水与土壤水盐动态规律及其主要影响因素。结果表明:耕地土壤含水率的主要影响因素是灌溉及降雨、作物生长、地下水位埋深和土壤质地;盐荒地土壤含水率的主要影响因素是耕地灌溉和地下水位埋深。总体上,耕地土壤含水率比盐荒地土壤含水率变化更剧烈。耕地土壤含盐量的主要影响因素是灌溉、土壤质地、地下水位埋深和作物生长,盐荒地土壤含盐量的主要影响因素是地形地貌和地下水位埋深。耕地土壤含盐量在3.5 g/kg以下,为轻度盐碱化土壤,盐荒地中心区域的土壤含盐量在4.0～10.0 g/kg,为重度盐碱化土壤。耕地地下水位埋深主要受灌溉和作物生长的影响,在春灌和秋浇时期埋深最浅,在秋浇前埋深最大;盐荒地地下水位埋深受耕地灌溉的影响较大。地下水矿化度主要受灌溉及地形地貌的影响,耕地地下水矿化度较低,一般在3.0 g/L以下;盐荒地地下水矿化度较高,其中心区域地下水矿化度平均在7.5g/L左右。耕地地下水流向盐荒地,地下水盐分随着地下水的流动而运移,盐荒地为耕地重要的排水排盐区域。（2）在典型研究区耕-荒地水盐观测和资料收集的基础上,基于MODFLOW软件构建研究区地下水流数值模型,并模拟了耕-荒地地下水流运动。结果表明:研究区现状灌溉条件下,耕荒比为1.14:1,作物生育期内耕地面积为80 hm2的平均干排水量为3.03万m3,平均干排水比为14.22%,平均干排盐量为41.21 t,平均干排盐比为38.68%,平均积盐量为65.35 t,盐荒地面积为70 hm2的平均积盐量为41.21 t。作物生育期内耕地积盐量逐渐增大,生育期结束后需要秋浇淋洗盐分来维持河套灌区的盐分平衡。（3）利用2019-2020年河套灌区向日葵、春玉米观测资料对SWAP模型参数进行率定和验证,并利用率定后的SWAP模型模拟了向日葵和春玉米农田土壤（0-100 cm）水盐变化。模拟向日葵农田土壤水盐通量结果表明:在灌溉阶段,向日葵根系层底部土壤水分通量主要向下渗漏,在非灌溉阶段,地下水向上补给向日葵根系层土壤,两年模拟期间水分通量累计量分别为52.5 mm、60.6 mm;盐分通量具有与水分通量类似的变化规律,但两年模拟期间盐分通量累计量分别为-4.5 mg/cm2、-4.9 mg/cm2,向日葵全生育期内0-100 cm 土层土壤积盐量分别为7.5 mg/cm2、7.1 mg/cm2。模拟春玉米农田土壤水盐通量结果表明:春玉米农田土壤水分通量与向日葵农田土壤水分通量变化规律相似,两年模拟期间水分通量累计量分别为111.6 mm、63.1mm,但两年模拟期间盐分通量累计量分别为-1 0.3 mg/cm2、-1 1.1mg/cm2,春玉米全生育期内0-100 cm 土层土壤积盐量分别为7.7 mg/cm2、6.9 mg/cm2。研究区现状灌溉和地下水浅埋条件下,向日葵和春玉米全生育期内能够充分利用地下水满足其生长的需要,且农田土壤积盐。（4）利用2013-2014年石羊河流域制种玉米咸水灌溉试验资料对SWAP模型参数进行率定和验证,并利用率定后的SWAP模型模拟了制种玉米农田土壤水盐变化。结果表明:两年模拟期间,制种玉米根系层底部土壤水盐通量主要向下渗漏,土壤水盐通量受灌溉和降雨的影响明显,并且随着灌溉水矿化度的增加,土壤水分通量、盐分通量、水分通量累计量和盐分通量累计量逐渐增大;在制种玉米现状灌溉和降雨条件下,3.0 g/L和6.0 g/L的咸水灌溉制种玉米根系层土壤盐分能够淋洗至深层土壤,不会造成土壤盐分大量累积。（5）在SWAP模型率定与验证的基础上,利用率定后的SWAP模型对制种玉米咸水灌溉利用模式和灌溉制度进行了模拟与优化。结果表明:研究区若直接采用咸水方式对制种玉米进行灌溉,0.71～2.0 g/L的微咸水可用于灌溉;6.0 g/L以上的咸水不适宜灌溉;3.0～5.0 g/L的咸水短时期可用于灌溉,但不适宜较长时期利用。研究区若采用咸淡水轮灌方式对制种玉米进行灌溉,3.0 g/L微咸水灌溉条件下,采用淡-淡-咸和淡-咸-咸的轮灌模式;6.0 g/L咸水灌溉条件下,采用淡-淡-咸的轮灌模式,这三种咸淡水轮灌方式为研究区制种玉米较优的咸淡水轮灌模式。研究区在利用3.0 g/L微咸水灌溉条件下,制种玉米最优灌溉定额为360 mm,生育期内灌溉4次,较长时期采用较优的咸水非充分灌溉方式持续进行灌溉,在配合春灌灌水量150 mm措施下,土壤盐分不会产生大量累积,为制种玉米较优的咸水非充分灌溉方案。