1.3　研究內容和目標

1.3.1　研究內容

內蒙古河套灌區作為全國三大灌區之一，地處干旱寒冷地區，年均降水量為138mm，年均蒸發量為2096mm，鹽漬化土地占耕地面積的50%以上。根據黃河委員會對水量的統一調度，河套灌區的引水量將逐年減少，因此相對缺水、寒冷和鹽漬化問題是制約河套灌區可持續發展的主要因素。本書針對寒冷地區鹽漬化土壤的水熱鹽耦合效應及對冬小麥的影響，在土壤水動力學、植物生理學和凍土學等多學科交叉基礎上進行了深入研究。

1.冬小麥品種引選及復種模式研究

河套灌區為北方典型的干旱寒冷地區，不同于黃淮海傳統冬小麥種植區，需開展耐寒冬小麥新品種的引選和種植發展模式的探索。

（1）適宜于河套灌區的冬小麥品種引選研究。

（2）冬小麥安全越冬種植技術研究。

（3）冬小麥復種發展模式研究。

2.水熱鹽運移規律研究

土壤水熱鹽的傳輸過程受一系列因素的影響，單憑試驗難以揭示這一復雜過程的機理和本質，根據測定的各項參數，結合建立的數學模型對土壤水熱鹽傳輸過程進行模擬研究，是了解各自運動規律的重要手段。

（1）采用室內和田間試驗相結合的方法測定不同含鹽土壤凍融條件下的土壤水分運動參數。

（2）針對灌區干旱、寒冷、鹽漬化較為嚴重及種植冬小麥的特點，選定SVAT系統通量模型中較有代表性的SHAW（Simultaneous Heat and Water）模型開展水熱鹽耦合效應研究；SHAW模型既可以模擬常態下的水熱鹽運移，也可用于模擬土壤凍結和融化過程，包括作物覆蓋層和積雪在內的一維剖面上的水量、熱量和溶質通量的傳輸交換，該模型的優點在于對系統各層結構之間的物質能量傳輸的物理過程有清晰的數學描述，對土壤凍結和融化有詳細的描述，對多種作物冠層中蒸騰作用和水汽傳輸有成熟的模擬過程。

（3）根據建立的SHAW模型對不同試驗處理條件下冬小麥各生育期的水熱鹽運移規律進行研究。

3.水熱鹽耦合效應對冬小麥的影響研究

（1）土壤水分、溫度和鹽分對作物的綜合效應是通過植物體本身的復雜生理過程而起作用的，植物生理性狀是水熱鹽耦合效應的間接反映。研究不同處理條件下（4個灌水水平、3個覆蓋狀況、2個土壤鹽漬化程度）的水熱鹽耦合效應，及對冬小麥返青率、分蘗率、葉面積指數和株高莖粗等的影響。

（2）在節水農業條件下，產量和水分利用效率是作物生產所追求的兩個重要目標，干旱鹽漬化地區的水資源匱乏，提高水分利用效率的任務更為緊迫，在節水灌溉條件下，適宜的土壤溫度和鹽分，能夠使水分得到更有效的利用。在研究冬小麥不同處理條件下各生育期的耗水特性的基礎上，建立水熱鹽產量和水分利用效率函數，并探討在不同土壤鹽漬化程度和覆蓋條件下的優化灌溉制度，以獲得理想的產量和水分利用效率。

4.基于水熱鹽耦合效應的冬小麥優化灌溉管理模式研究

在鹽漬化程度一定的條件下，土壤中的水熱分布狀況主要取決于灌溉制度及田間所采取的管理措施。根據冬小麥各生育期的水熱鹽運移規律，系統分析干旱、寒冷、鹽漬化地區凍融期及常態條件下土壤-作物-大氣系統的水分傳輸機理，以產量、土壤含鹽量變化和水分利用效率為目標合理調控，確定冬小麥在不同鹽漬化土壤條件下的最優灌溉管理模式。

1.3.2　研究目標

在開展耐寒冬小麥新品種引選和種植發展模式探索的基礎上，通過冬小麥不同處理的田間對比試驗和不同含鹽土壤凍融條件下土壤水分運動參數的測定，利用SHAW模型研究寒冷地區鹽漬化土壤水熱鹽運移規律，揭示寒冷地區鹽漬化土壤水熱鹽耦合機理；分析水熱鹽耦合效應對冬小麥生理性狀的影響，建立水熱鹽產量和水分利用效率函數，并通過調控凍融期及常態條件下的SPAC系統和優化冬小麥的灌溉制度，最終確定冬小麥在不同鹽漬化土壤條件下的最優灌溉管理模式，成果將為干旱、寒冷、鹽漬化地區冬小麥種植提供技術支撐。