土壤盐渍化和淡水资源短缺是制约我国北方滨海地区农业和经济发展的重要因素。本研究旨在阐明咸水冻融灌溉改良盐渍土的机理，在田间试验和模型模拟分析的基础上建立合适的咸水冻融灌溉应用模式，对实现北方滨海地区咸水资源高效化利用、推进盐碱地治理改良、提高盐渍农田综合生产力以及保障农业可持续发展具有重要的理论与现实意义。　　咸水冻融灌溉是一种特色的盐碱地改良方法，其主要包括咸水冻融咸淡分离和融水入渗淋洗两个关键过程，其效果受咸水矿化度、离子组成、环境温度和土壤类型等诸多因素影响。因此，需要系统掌握咸水冻融淡化机制和咸水冻融淋洗土壤水盐运移过程。本研究运用室内模拟试验和田间定位试验，主要研究内容包括以下四个部分:(1)不同因素对咸水冻结和融化过程中脱盐规律的影响及其作用机制;(2)咸水冻融淋洗结合改良调理剂对土壤盐碱变化与离子运移的影响及其作用机制;(3)咸水冻融灌溉结合地表覆盖对土壤水盐运移和油葵(Helianthus annuus L.)生长和产量的影响;(4)不同情形下咸水冻融灌溉土壤水盐动态变化和作物产量的预测研究及咸水冻融灌溉制度优化。主要研究结果如下:　　(1)咸水冻结成冰过程中，固-液两相出现咸淡分离，咸水冰的淡化效率与冻结温度成反比，同时受咸水初始浓度和离子组成控制。咸水冻结成冰的过程中，冰体含盐量始终低于未冻结的咸水，但是盐分进入冰体总量会线性增加。不同浓度的咸水冻结过程中，冰体的淡化率随浓度先升高，咸水样浓度达到0.20mol l-1时咸水冰的整体淡化率会降低。咸水浓度相近的条件下，NaCl咸水样中冰体整体淡化率大于Na2SO4咸水样冰体。冻结温度越低，咸水冰体积增加越快，进入冰体的盐分越多，淡化率降低。咸水溶液冻结成冰后，盐分在冰体内部分布主要受结晶作用和重力作用驱动，且冰体包裹的盐分可以沿着冰体中的孔隙进行迁移。　　(2)咸水冰在融化过程中，冰体中高浓度咸水优先排出，剩余冰体逐渐淡化;初始矿化度、冻融温度、离子组成和冻结方式都会显著影响咸水冰融化过程的淡化率。咸水冰的初始矿化度越大，融化速率越快，融水矿化度降低幅度越大。当咸水冰的矿化度低于15g l-1时，融水淡化率随矿化度的增加而增大，但是可用水产率与初始矿化度成负相关。-15℃条件下形成的咸水冰在融化过程中提供的可用水比-10℃和-20℃条件下增加23.66％。环境温度上升会显著降低咸水冰融化过程中可用水产率。咸水冰中Ca2+浓度增加会显著降低咸水冰融化过程的淡化率和可用水产率。自上而下的冻结咸水可以显著加速冰体中盐分排出，增加了可用水产率和咸水冰淡化率。咸水冰融化过程中，融水的钠吸附比(SAR)逐渐降低。　　(3)咸水冻融淋洗的淋盐效率显著高于咸水直接淋洗，结合添加生物炭可以增加土壤的持水性，结合石膏则进一步降低了脱盐土壤的SAR和总碱度。与含水量低于田间持水量的土壤相比，近饱和含水量的土壤经过3次冻融循环后，其饱和含水量、有效水含量(PAWC)和大孔隙都显著降低。生物炭处理下土壤饱和含水量和田间持水量都有显著增加，生物炭和石膏配施使土壤的饱和导水率增加了58.4％。咸水冻融淋洗处理下淋洗液带走的盐分总量显著高于咸水直接淋洗。在同等150mm淋洗量下，0～15cm土层土壤的含盐量平均值从小到大依次为淡水淋洗FW(2.32g kg-1)＜7.5g l-1咸水冰淋洗SIW-7.5(2.80g kg-1)＜15g l-1咸水冰淋洗SIW-15(3.87g kg-1)＜7.5g l-1咸水淋洗SW-7.5（4.31g kg-1）。离子分析表明:FW和SIW-7.5处理下，0～25cm土壤的钠吸附比(SAR)下降明显，显著小于SW-7.5、SIW-15。咸水冻融淋洗可以显著降低土壤的SAR和ESP，添加石膏增加了Na+的淋洗量，同时进一步降低土壤SAR和pH。　　(4)在北方正常冬季温度条件下，咸水冻融灌溉结合地膜覆盖具有提高咸水淋盐效率和抑制冻融期地表蒸发以及隐蔽性积盐的三重作用，其在春播期的降盐提墒效果最优，同时咸水冻融灌溉结合地膜覆盖对油葵的增产效果最显著。咸水冻融灌溉以后，未冻结的高浓度咸水首先入渗，滞留在地表的咸水结冰后矿化度显著降低。由于咸水冰的不断融化入渗，增加了融化期表层土壤的含水率，结合地膜覆盖也会显著增加播种前耕层土壤含水量，同时显著降低冻融期和播种期耕层土壤盐分，达到作物生长安全阈值。在油葵生育期，相同覆盖条件下，0～20cm土壤含盐量大小依次为:无灌溉＞咸水春灌＞咸水冻融灌溉;在相同的水分利用模式下，0～20cm土壤含盐量大小依次为:无覆盖＞秸秆覆盖＞地膜覆盖。0～40cm土壤盐分平衡分析表明，覆盖措施可以保证土壤处于脱盐状态，咸水冻融灌溉则会提升脱盐效果。在相同覆盖措施下，咸水冻融灌溉下油葵出苗率、株高、盘径和产量均高于咸水春灌。而相同水分利用方式下，地膜覆盖下油葵生长和产量优于秸秆覆盖。　　(5)验证和率定后的Hydrus-1D模型能较好地模拟田间土壤水热盐的运动规律;模型模拟结果表明，咸水冻融灌溉结合地膜覆盖是北方滨海盐渍土区最优的咸水利用方式。不同矿化度的咸水冻融灌溉，均可以显著降低播种期剖面土壤盐分，而春灌下播种期耕层土壤盐分随咸水矿化度增大而显著上升，较大灌溉定额下小于5g l-1的咸水也适宜用于春灌。咸水冻融灌溉结合地膜覆盖的淋盐和控盐效果显著优于秸秆覆盖，冬季温度异常升高会显著降低咸水冻融灌溉的淋盐效果。对全生育期水盐动态模拟发现，长期覆膜、咸水春灌和咸水冻融灌溉结合秸秆覆盖处理下，耕层土壤盐分在油葵开花期会显著高于咸水冻融灌溉结合地膜覆盖处理。结合Mass-Hoffman函数进行产量估计表明，不同矿化度的咸水冻融灌溉结合地膜覆盖下油葵产量均较高。长期水盐动态模拟结果表明，咸水冻融灌溉结合地膜覆盖可以有效降低0～40cm土壤平均含盐量。综合分析以上结果，咸水在我国北方滨海盐渍土区的适宜利用制度为:冬季稳定低温条件下，利用210mm咸水分3次进行冻融灌溉，土壤解冻时及时进行地膜覆盖。在冬季低温条件适宜的滨海盐渍土地区，且当地咸水矿化度较高(＞10g l-1)，建议每年进行咸水冻融灌溉，而在咸水矿化度较低(＜10g l-1)的地区，如果冬季低温条件不稳定，可以选择合适年份进行隔年咸水冻融灌溉。