技术要点概览

前沿综述

地表–耕作层–根区–潜水面的水盐运移模拟，融合了土壤物理学、农业工程学与环境科学的核心理论，构建以农田剖面水盐传输机理为基础的综合模型。该模型整合了降雨入渗、蒸散发、根系吸水以及盐分与氮素迁移等关键过程。当前技术已由传统机理分析发展为多情景下的量化模拟，通过引入作物系数动态校正、极端天气事件模拟等手段，显著提升了在灌溉制度优化、盐渍化防控及面源污染治理中的应用精度。

在跨学科应用中，该技术不仅支撑农田水肥一体化精准管理，还拓展至灌溉区规划设计、地下水环境保护以及碳氮循环耦合模拟等领域。借助对深层渗漏和地表径流的双路径量化分析，实现农业生产效率与生态安全的协同提升，成为推动农业绿色可持续发展的核心技术之一。

内容目录

• 农田水盐过程机理
• 剖面构建与参数设定
• 农田水肥/灌溉制度模拟
• 水盐/养分迁移过程分析
• 典型案例

农田水盐过程机理

1. 耕作层结构划分：包括表层土壤、犁底层以及下伏土层，各层在水分和盐分运移中发挥不同作用。
2. 水分输入机制：降雨与灌溉引发的入渗过程，以及地表积水层（地表水库）对入渗速率和分布的影响。
3. 作物耗水行为：涉及蒸腾作用与根区吸水特性，采用S型分布假设或Feddes型响应曲线描述根系吸水随土壤湿度变化的规律。
4. 盐分动态过程：涵盖盐分累积、淋洗及再分配机制，其表现受土壤质地和地下水埋深的显著影响。
5. 氮素转化链条：包含铵态氮（NH）、硝态氮（NO）、尿素水解、硝化与反硝化等过程，这些过程对面源污染的形成具有重要贡献。

剖面构建与参数设定

1. 土壤剖面分段方法：依据耕作特征将剖面划分为耕作层、犁底层和下伏层，便于模拟不同层次的水力响应。
2. 根系分布建模：利用根区分布函数表达不同作物根系的空间扩展特性，支持吸水过程的精细化模拟。
3. 参数获取途径：土壤水力参数与溶质迁移参数可通过文献资料、专业数据库或经验公式进行估算与选取。
4. 边界条件设置：合理选择大气边界条件、地表积水状态（表面水库）以及底部自由排水等边界类型，确保模拟的真实性。

农田水肥/灌溉制度模拟

1. 灌溉模式对比：分析间歇灌溉与持续灌溉对剖面内水盐分布格局的影响差异。
2. 灌溉方式响应特征：滴灌、喷灌、沟灌等不同方式在水分入渗深度、湿润范围及盐分移动方向上表现出独特剖面响应。
3. 蒸散量确定方法：结合实测数据或参考蒸发蒸腾模型，并引入作物系数进行动态调整。
4. 复合情景模拟策略：设计降雨与灌溉组合情景，模拟干旱–洪涝转换及极端气候事件下的系统响应。

水盐/养分迁移过程分析

1. 盐分时空变异特征：揭示盐分在土壤剖面中的日变化与季节性波动规律。
2. 深层渗漏评估：估算农田深层渗漏水量，结合水量平衡方法分析水分去向。
3. 氮素输出路径比较：对比氮素通过淋失进入地下水与经地表径流输出的相对比例。
4. 面源污染风险识别：评估下渗与地表径流对污染物输出的贡献度，明确向地下水和地表水的负荷分配。

典型案例分析

案例1：稻田系统中水盐动态模拟

研究不同积水深度与排水管理措施下，盐分淋洗效率的变化情况，以及根区含盐量的响应特征，评估稻田排盐能力。

案例2：盐渍区滴灌优化与淋洗策略

探讨不同滴灌定额与灌溉频率对土壤盐分空间分布的影响，分析其缓解根区盐胁迫的效果，提出节水抑盐的优化方案。

案例3：农田氮素流失路径解析

结合施肥计划与降雨–排水条件，量化氮素通过淋失与地表径流的输出比例，为制定面源污染减排措施提供科学依据。