基于水量平衡的黄河三角洲典型农田水盐调控研究

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盐碱地是重要的后备土地资源,黄河三角洲地区是世界上土地面积自然增长最快的地区之一,区内盐碱地面积大分布广,农田盐渍化程度重。随着社会经济的快速发展,人口急剧增加、耕地面积不断减少,为保障国家粮食安全,开发利用盐碱荒地和改良盐渍化农田势在必行。盐渍土的规模化改良利用离不开水资源的合理调配,黄河三角洲地区降水量时空分布不均衡,地下水埋深浅、矿化度高难以利用,淡水资源供应主要依赖于黄河客水,区内总供水量的80%以上用于农业,而生态环境用水量极少。黄河三角洲生态系统天然的不稳定性和人类不合理的开发导致该地区的生态环境极易发生退化,恢复难度极大且过程缓慢,农业用水对生态用水占比的挤压,将进一步加剧生态系统的退化。因此,如何对有限的水资源合理分配利用,在保证盐渍土改良和农业可持续性的前提下,进一步缩减农业用水占比,优化水资源配置格局,对于黄河三角洲地区生态保护和高质量发展具有重要意义。论文以山东东营市为例,基于对黄河三角洲地区水土资源特征的分析,对典型试验区土壤和水体的理化性质进行了研究,在计算试验区主要作物灌溉需水量的基础上,对农田灌溉用水的供需平衡进行分析,提出了通过水量管理调控盐分的对策和建议。主要研究结论如下:(1)在收集东营市近20年水土资源数据及统计分析的基础上,探索其水土资源的构成、利用现状、时空变化特征以及空间匹配格局,发现东营市土地资源相对较丰富,但水资源十分短缺,供水结构单一,水土匹配程度总体呈现出“西南高、东北低”的格局,广饶县最高(0.40万m3/hm2),垦利区最低(0.04万m3/hm2)。(2)通过野外采样和室内分析等手段对典型试验区土壤和水体的理化性质进行了测定,利用通径系数法对土壤浸提液化学参数(Cl-、SO42-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SAR、p H与EC5:1)进行相关性分析,同时对试验区的水体进行了灌溉水质评价,发现典型试验区土壤质地以粉壤土为主,与垦利区相比,广饶县土壤上层砂粒多、下层黏粒多,地下水埋深大、矿化度较低,土壤盐渍化程度较轻,更适合发展农业。(3)利用Hargreaves-Samani法和作物系数法计算试验区主要作物需水量,然后根据作物淋洗需水量及生育期内有效降水量的计算,得出试验区主要作物灌溉需水量,从大到小依次为冬小麦>春薯>水稻>棉花>春玉米>豆类>夏薯>高粱>油料>谷子>夏玉米,范围为0.62~706.01m3/亩;结合实际农田用水量进行供需平衡分析,发现试验区主要作物总需水量在充分灌溉条件下无法得到满足;提出了亏缺灌溉和非常规水利用的调控对策,在亏缺灌溉条件下,试验区农田灌溉需水量最高仅占用水量的27.66%和59.77%,对EC<2.5 m S/cm的非常规水源进行稀释,可节约65%以上淡水;建议根据作物耐盐耐旱特性,调整作物种植结构,建立灌溉水顺序利用梯度。对于土壤盐渍化程度较轻的广饶县,建议大力发展现代化高效农业,合理分配水资源进行盐渍化农田改良,对于未利用盐碱地面积大、开发难的垦利区,建议使用非常规水源进行盐生植物种植,发挥其生态湿地功能。
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