1.3　研究内容和目标

1.3.1　研究内容

内蒙古河套灌区作为全国三大灌区之一，地处干旱寒冷地区，年均降水量为138mm，年均蒸发量为2096mm，盐渍化土地占耕地面积的50%以上。根据黄河委员会对水量的统一调度，河套灌区的引水量将逐年减少，因此相对缺水、寒冷和盐渍化问题是制约河套灌区可持续发展的主要因素。本书针对寒冷地区盐渍化土壤的水热盐耦合效应及对冬小麦的影响，在土壤水动力学、植物生理学和冻土学等多学科交叉基础上进行了深入研究。

1.冬小麦品种引选及复种模式研究

河套灌区为北方典型的干旱寒冷地区，不同于黄淮海传统冬小麦种植区，需开展耐寒冬小麦新品种的引选和种植发展模式的探索。

（1）适宜于河套灌区的冬小麦品种引选研究。

（2）冬小麦安全越冬种植技术研究。

（3）冬小麦复种发展模式研究。

2.水热盐运移规律研究

土壤水热盐的传输过程受一系列因素的影响，单凭试验难以揭示这一复杂过程的机理和本质，根据测定的各项参数，结合建立的数学模型对土壤水热盐传输过程进行模拟研究，是了解各自运动规律的重要手段。

（1）采用室内和田间试验相结合的方法测定不同含盐土壤冻融条件下的土壤水分运动参数。

（2）针对灌区干旱、寒冷、盐渍化较为严重及种植冬小麦的特点，选定SVAT系统通量模型中较有代表性的SHAW（Simultaneous Heat and Water）模型开展水热盐耦合效应研究；SHAW模型既可以模拟常态下的水热盐运移，也可用于模拟土壤冻结和融化过程，包括作物覆盖层和积雪在内的一维剖面上的水量、热量和溶质通量的传输交换，该模型的优点在于对系统各层结构之间的物质能量传输的物理过程有清晰的数学描述，对土壤冻结和融化有详细的描述，对多种作物冠层中蒸腾作用和水汽传输有成熟的模拟过程。

（3）根据建立的SHAW模型对不同试验处理条件下冬小麦各生育期的水热盐运移规律进行研究。

3.水热盐耦合效应对冬小麦的影响研究

（1）土壤水分、温度和盐分对作物的综合效应是通过植物体本身的复杂生理过程而起作用的，植物生理性状是水热盐耦合效应的间接反映。研究不同处理条件下（4个灌水水平、3个覆盖状况、2个土壤盐渍化程度）的水热盐耦合效应，及对冬小麦返青率、分蘖率、叶面积指数和株高茎粗等的影响。

（2）在节水农业条件下，产量和水分利用效率是作物生产所追求的两个重要目标，干旱盐渍化地区的水资源匮乏，提高水分利用效率的任务更为紧迫，在节水灌溉条件下，适宜的土壤温度和盐分，能够使水分得到更有效的利用。在研究冬小麦不同处理条件下各生育期的耗水特性的基础上，建立水热盐产量和水分利用效率函数，并探讨在不同土壤盐渍化程度和覆盖条件下的优化灌溉制度，以获得理想的产量和水分利用效率。

4.基于水热盐耦合效应的冬小麦优化灌溉管理模式研究

在盐渍化程度一定的条件下，土壤中的水热分布状况主要取决于灌溉制度及田间所采取的管理措施。根据冬小麦各生育期的水热盐运移规律，系统分析干旱、寒冷、盐渍化地区冻融期及常态条件下土壤-作物-大气系统的水分传输机理，以产量、土壤含盐量变化和水分利用效率为目标合理调控，确定冬小麦在不同盐渍化土壤条件下的最优灌溉管理模式。

1.3.2　研究目标

在开展耐寒冬小麦新品种引选和种植发展模式探索的基础上，通过冬小麦不同处理的田间对比试验和不同含盐土壤冻融条件下土壤水分运动参数的测定，利用SHAW模型研究寒冷地区盐渍化土壤水热盐运移规律，揭示寒冷地区盐渍化土壤水热盐耦合机理；分析水热盐耦合效应对冬小麦生理性状的影响，建立水热盐产量和水分利用效率函数，并通过调控冻融期及常态条件下的SPAC系统和优化冬小麦的灌溉制度，最终确定冬小麦在不同盐渍化土壤条件下的最优灌溉管理模式，成果将为干旱、寒冷、盐渍化地区冬小麦种植提供技术支撑。