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土壤水是联系“降水、大气水、植物水、地下水”传输与相互转换的枢纽,而土壤水动力学过程是陆地水循环、陆面过程、生态过程等表层过程中最为关键的子过程之一,在水资源合理高效利用、生态环境保护、气候变化等诸多领域有着重要意义。本论文以西北内陆黑河流域中游绿洲灌溉农田为研究为研究对象,基于生长季田间微气象、土壤蒸发、作物生长过程等观测试验数据,运用土壤水动力学物理过程模型(Hydrus-1 D),较好地对黑河流域中游绿洲灌溉农田土壤水分运移过程进行模拟,阐明了当前灌溉制度下各水分通量之间的比例关系及作物生长对土壤水分运移过程的影响,分析得出提高灌溉水分利用效率的关键在于减少田间渗漏量,并模拟分析了田间渗漏量随时间的变化关系,为内陆干旱区水资源严重匮乏的绿洲灌溉农田灌溉节水实践和提高水资源利用绿提供了基础数据。本论文主要研究结论如下: (1)利用van Genuchten模型对实测的田间土壤剖面水力特征曲线进行拟合,拟合精度较高;土壤剖面水力特征曲线具有明显的递变性,0-60cm土层基本一致,与100cm-130cm层有着较大的差距,前者土壤的小孔隙数量明显高于后者,主要与田间耕作和植物生长过程有关。 (2)模拟结果表明:整个模拟期作物蒸腾量、土壤蒸发量、土壤蓄水变化量和渗漏量分别为316.4、100.3、45.5和339.5mm,分别占总耗水量的39.5%、12.5%、4.6%和42.4%;作物生长初期、发育、中期和后期阶段,植物蒸腾占蒸散发的比值分别为7.2%、28%、82.7%、81.4%,农田系统各水分通量的变化规律及相对比例明显受作物生长和灌水事件影响,并指出提高灌溉水分利用率的关键在于减少田间渗漏量。 (3)绿洲农田灌溉水在土壤中的再分配过程表明:目前灌溉条件下,灌溉水消退过程主要分为经历渗透消退阶段、蒸渗消退过程、蒸散消退过程,其持续时间且受作物生长状况的影响;在渗透消退阶段(约灌溉后1d)由于在灌水后短期内发生完成,作物生长状况影响较小;在蒸渗消退和蒸散消退阶段,作物覆盖条件下土壤水分消退更加迅速。 (4)玉米生长初期、发育、中期和后期阶段灌溉水分利用率分别为3.6%、10.6%、46.7%、49.6%,当前灌溉制度下绿洲灌溉农田水分利用率较低,在初生发育阶段减少土壤蒸发、中后期阶段减少渗漏,是提高干旱区灌溉水分利用效率的有效手段。 (5)不同灌溉方案的情景分析表明:灌溉定额为70mm左右时,可以让玉米根系分布区土壤达到田间持水量,又不会产生多余的渗漏,减少了土壤消退过程中的渗漏损失,可以达到减少渗漏损失提高灌溉的水分利用效率的目的。