河套灌区秸秆覆盖秋灌模式优化研究：缓解水资源与土壤问题新突破

为缓解河套灌区水资源短缺和土壤盐渍化问题，研究人员模拟不同秸秆覆盖秋灌（SMAI）模式，推荐适宜模式，助力农业发展。

　　《河套灌区秸秆覆盖秋灌模式优化研究：缓解水资源与土壤问题新突破》

在广袤的河套灌区，这片位于内蒙古的重要农业生产基地，正面临着严峻的挑战。水资源短缺和土壤盐渍化就像两座大山，重重地压在当地农业可持续发展的道路上。近年来，由于黄河水利委员会的统一调度和水权转换，从黄河引取的水量逐渐减少，这不仅加剧了水资源供需的不平衡，还严重限制了粮食产量。同时，引水量的减少打破了土壤盐分的动态平衡，在冻融期（FTP），土壤水盐运移对土壤水分再分配和盐渍化的影响愈发关键。

为了应对这些难题，研究人员积极行动起来。来自国内相关研究机构的科研人员开展了一项关于秸秆覆盖秋灌（SMAI）模式的深入研究。他们构建、校准和验证了分布式 SHAW 模型，模拟了 2000 - 2017 年不同 SMAI 模式下 0 - 40cm 土壤水热盐的时空变化，进而推荐出适宜的 SMAI 模式。这项研究成果发表在《Agricultural Water Management》上，为河套灌区的农业发展带来了新的希望。

研究人员在开展研究时，运用了多种关键技术方法。首先，他们构建了分布式 SHAW 模型，该模型包含覆盖模块等。模型基于由土壤、土地利用和天气数据分层组成的 “模拟单元” 构建，通过 199 个独立的 “同质” 模拟单元体现区域尺度上空间变异性对土壤水热盐的影响。其次，采用试错法对模型进行校准，利用 5 个代表性实验站的土壤含水量（SWC）、土壤温度（ST）和土壤含盐量（SSC）数据进行校准，并通过多种数据对模型进行验证。最后，设置了不同的秸秆覆盖秋灌情景，将 3 种秸秆覆盖处理和 2 种秋灌定额组合形成 6 种 SMAI 模式进行研究。

下面来看看具体的研究结果：

1. 不同秸秆覆盖秋灌模式下土壤水分的时空分布：不同 SMAI 模式下，土壤含水量（SWC）的时间动态变化明显。秸秆覆盖显著提高了 SWC，在冻融期的不同阶段，F0.6 和 F0.9 处理下的 SWC 均高于无覆盖（CK）处理，但在 P3 阶段，F0.6 处理下的 SWC 增加幅度大于 F0.9 处理。从空间分布来看，秸秆覆盖同样有效提高了 SWC，且东部地区的 SWC 高于西部地区。而节水模式对 SWC 的影响较小。
2. 不同秸秆覆盖秋灌模式下土壤温度的时空分布：不同 SMAI 模式下，土壤温度（ST）呈现波动变化。秸秆覆盖有效抑制了 ST 的波动，在 P1 和 P2 阶段，F0.6 和 F0.9 处理下的 ST 高于 CK 处理，但在 P3 阶段，由于秸秆覆盖稳定了 ST 波动，使得 F0.6 和 F0.9 处理下的 ST 低于 CK 处理。空间上，秸秆覆盖同样对 ST 有稳定作用，且不同区域的 ST 变化受土壤性质影响。节水模式对 ST 的影响较小，仅导致 ST 略有降低。
3. 不同秸秆覆盖秋灌模式下土壤含盐量的时空分布：不同 SMAI 模式下，土壤含盐量（SSC）变化显著。秸秆覆盖有效降低了 SSC，且随着秸秆覆盖厚度的增加，SSC 降低更明显。而减少秋灌定额会导致 SSC 增加。在空间分布上，秸秆覆盖降低了 SSC，且不同区域的 SSC 变化受降水影响。节水模式下，SSC 有所增加，且在部分地区增加较为明显。
4. 推荐秸秆覆盖秋灌模式的评估：在春播期（SSP），不同 SMAI 模式下的土壤水分和盐分对作物生长影响显著。研究人员综合考虑 “低土壤盐分”“适宜土壤水温和湿度”“节水” 和 “节省秸秆覆盖成本” 等因素，推荐了不同区域的适宜 SMAI 模式。推荐模式下，土壤水热盐条件适宜作物生长，且与传统秋灌相比，能有效节水，虽然需要一定的秸秆覆盖成本，但总体有利于农业现代化和可持续发展。

研究结论和讨论部分指出，秸秆覆盖能有效保持土壤水分、稳定土壤温度和减轻土壤盐渍化。减少秋灌定额对冻融期的 SWC 影响较小，对 ST 略有降低，却会增加 SSC。推荐的 SMAI 模式相比传统秋灌，提高了 SWC，使 ST 在适宜范围内变化，降低了部分地区的 SSC，同时可节省大量黄河水，确保春播期土壤水热盐条件适宜。虽然该模式需要一定成本投入，但对推动河套灌区农业现代化、高效节水以及保障国家粮食安全具有重要意义。然而，研究中采用的分布式模拟方法存在一定局限性，未来研究可考虑更多情景以减少不确定性。总之，这项研究为河套灌区解决水资源短缺和土壤盐渍化问题提供了重要的理论依据和实践指导，为农业的可持续发展奠定了坚实基础。