Year-round modeling of soil water-heat-salt transport and crop growth under film-mulched drip irrigation with freeze-thaw cycles
Dong Lin · Tongkai Guo · Zunqiu Xu 等 5 人
构建全年耦合模型CAWM-S，模拟覆膜滴灌棉田水热盐运移与作物生长。
将HYDRUS-2D的CAWM-H2D与冻融模型SHAW耦合，用南疆两年监测数据
模型精度较高（R²0.48-0.98），揭示最优灌溉量与灌水盐度呈二次关系。
可扩展至多站点、多作物与不同灌溉制度的独立验证，并耦合遥感数据实现区域尺度模拟。
构建了覆盖冻融期的全年水热盐与作物生长耦合模型，方法有新意、验证数据扎实，对盐碱地滴灌节水有实用价值，但属单点两年验证的学术成果，产业影响有限。
背景 季节性冻土区覆膜滴灌农田的土壤水热盐迁移与作物生长，受生育期内部分覆膜和滴灌以及休止期土壤冻融过程的影响。理解全年土壤水热盐动态及作物生长对于农业可持续用水至关重要。目的 然而，现有全年模型在生育期多采用一维（1D）方法，忽略了部分覆膜滴灌条件下的水平盐分迁移，导致对盐分淋洗效率的高估。这一局限可通过开发兼顾生育期与休止期不同动态特征的全年模型加以解决。方法 本研究将前期开发的基于HYDRUS-2D的作物与水分模型（CAWM-H2D）与考虑土壤冻融过程的SHAW模型相耦合，构建了全年耦合模型CAWM-S。CAWM-S的主要特点包括：详细刻画生育期二维土壤水热盐迁移、作物生长与产量形成以及覆膜土壤表面能量平衡，同时描述休止期冻融过程引起的土壤水盐再分布。模型采用南疆季节性冻土区覆膜滴灌棉田连续两个全年周期的监测数据，在不同灌溉水矿化度水平下进行率定与验证。该验证按处理进行，且仅限于同一站点和两年时段；仍需在其他站点、年份、作物及灌溉系统下开展独立验证。结果与结论 在两个不同矿化度水平的年份中，土壤水分、温度、盐分、作物生长指标及产量的模拟结果与实测数据总体吻合，处理平均R²为0.48~0.98，NSE为0.42~0.97。此外，分析了不同灌水量与矿化度组合对土壤脱盐率、蒸散及其组分、作物产量和水分生产率的影响，揭示了覆膜滴灌条件下最优灌水量与灌溉水矿化度之间的二次关系。验证结果表明，CAWM-S能够有效量化土壤水热盐耦合动态与作物生长，并预测