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垄作覆膜滴灌下土壤水盐运移规律与调控机理：基于多作物试验的深度剖析

一、引言

1.1研究背景与意义

水是生命之源，也是农业生产的命脉。然而，随着全球人口的增长、经济的快速发展以及气候变化的影响，水资源短缺已成为一个全球性的严峻问题。据联合国教科文组织的数据显示，全球有超过10亿人生活在缺水地区，且这一数字还在持续上升，每年因缺水造成的经济损失高达数千亿美元。在我国，水资源短缺的形势同样不容乐观。根据相关统计，我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，长期处于水资源短缺状态，属于轻度缺水和中度缺水之间，全国有23个省市处于缺水状态，其中部分省市缺水情况极为严重，如北京、天津、宁夏、上海等地，人均水资源占有量均低于200立方米/人。

水资源的短缺对农业生产产生了巨大的冲击，严重制约了农业的可持续发展。农业作为用水大户，其用水量在全社会用水总量中占据着相当大的比重。在我国，农业活动一直是社会的用水主体，年用水量在3600-4000亿立方米之间，占用水总量的比重维持在60%以上。在水资源匮乏的背景下，传统的粗放型农业灌溉方式，如大水漫灌，由于其水资源利用效率低下，造成了大量的水资源浪费，已难以满足现代农业发展的需求。因此，发展高效节水灌溉技术成为解决农业水资源短缺问题、保障农业可持续发展的关键举措。

垄作覆膜滴灌技术作为一种新兴的高效节水灌溉技术，近年来在农业生产中得到了越来越广泛的关注和应用。该技术巧妙地将垄作、覆膜和滴灌三种技术有机结合，充分发挥了它们的协同优势。其中，垄作能够增加土壤表面积，改善土壤通气性和排水性，促进作物根系生长；覆膜可以有效减少土壤水分蒸发，保持土壤湿度，提高土壤温度，同时还能抑制杂草生长；滴灌则实现了精准灌溉，能够根据作物的需水情况，将水分和养分定时定量地输送到作物根部，避免了过度灌溉和渗漏造成的水分损失，极大地提高了水资源的利用效率。

研究垄作覆膜滴灌条件下土壤水分和溶质运移规律及调控机理具有极其重要的现实意义和理论价值。从现实意义来看，该技术的推广应用有助于缓解我国农业水资源短缺的困境，提高水资源利用效率，降低农业生产成本，增加农作物产量和品质，对于保障国家粮食安全和促进农业可持续发展具有重要作用。例如，在新疆等干旱地区，膜下滴灌技术的大面积应用，使得当地的棉花等农作物产量得到了显著提高，同时节约了大量的水资源。从理论价值而言，深入研究土壤水分和溶质运移规律及调控机理，可以为垄作覆膜滴灌技术的进一步优化和推广提供坚实的理论依据，完善该技术的理论体系，推动农业灌溉理论的发展。目前，虽然垄作覆膜滴灌技术在实践中取得了一定的成效，但对于其土壤水分和溶质运移规律及调控机理的研究还不够深入和系统，仍存在许多亟待解决的问题。因此，开展本项研究具有重要的必要性和紧迫性。

1.2国内外研究现状

垄作覆膜滴灌技术作为一种高效节水灌溉技术，在国内外都受到了广泛关注，许多学者对其在土壤水分和溶质运移方面展开了研究。

在国外，一些发达国家较早开展了节水灌溉技术的研究与应用。美国、以色列等国家在滴灌技术研究和应用方面处于世界领先地位，他们通过大量的田间试验和数值模拟，深入研究了滴灌条件下土壤水分和溶质运移规律。如美国的学者通过长期的田间监测，分析了不同滴灌频率和灌水量对土壤水分分布和作物生长的影响，发现合理的滴灌制度能够有效提高土壤水分利用效率，促进作物生长。以色列则在滴灌系统的智能化控制和精准灌溉方面取得了显著成果，通过传感器实时监测土壤水分和作物需水情况，实现了对滴灌系统的精准调控。然而，对于垄作覆膜滴灌这种将垄作、覆膜和滴灌相结合的复合技术，国外的研究相对较少，主要集中在单一技术的应用和优化上，对三者协同作用下的土壤水分和溶质运移规律及调控机理的研究还不够深入。

国内对垄作覆膜滴灌技术的研究起步相对较晚，但近年来随着水资源短缺问题的日益突出，相关研究也取得了较快的发展。众多学者通过田间试验、室内土柱实验和数值模拟等方法，对垄作覆膜滴灌条件下的土壤水分和溶质运移规律进行了多方面的研究。在土壤水分运移方面，研究表明，垄作覆膜滴灌能够显著减少土壤水分蒸发，增加土壤储水量，改善土壤水分分布状况。不同的垄作高度、覆膜方式和滴灌参数会对土壤水分运移产生不同的影响。如较高的垄作高度有利于雨水的收集和渗透，但也可能导致土壤水分蒸发增加；不同的覆膜材料和覆盖方式对土壤水分的保持和蒸发抑制效果不同。在溶质运移方面，研究发现，垄作覆膜滴灌条件下，肥料等溶质在土壤中的运移受到土壤水分运动、土壤质地、作物根系吸收等多种因素的影响。覆膜可以减少溶质的淋溶损失，提高肥料利用率，但也可能导致土壤盐分在局部区域的积累。

尽管国内外在垄作覆膜滴灌技术的研究方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足之处。