玛纳斯河流域地处西北干旱地区,该地蒸发强烈而降雨稀少,农田多采用膜下滴灌模式,少部分地区存在漫灌现象。灌溉水源多为地下水或河水,不合理的开发利用水资源会引发一系列环境问题,为了提高玛纳斯河流域田间用水率,需分析当地田间水在包气带中的运移规律。包气带水是地表水与地下水的连接带,同时是支持作物生长的关键水分。可通过实测数据研究包气带水分运移规律,以此建立与实际情况相符的包气带水分运移模型。从而深入认识灌溉量对农田水分收支状态的影响,制定合理的灌溉量,对提高农田用水率及水资源合理开发具有重要的理论及实际意义。本文以新疆玛纳斯灌区的棉田为例,基于地面台站的实测气象数据与土壤水分数据,采用数理统计、空间插值、模型模拟等方法,分析了土壤水分要素时空变化特征,探讨了灌溉量对田间水分收支状况的影响。取得的主要结论如下:(1).依据不同深度土壤含水率的波动状态,将土层分为:活跃层、次活跃层、过渡层及相对稳定层。受根系作用影响,根系深埋区活跃层位于(0,30]cm、次活跃层位于(30,50]cm。根系浅埋区(0,10]cm为活跃层、(10,50]cm为次活跃层。对比生育期土壤含水率变化特征可知,植物耗水量、灌溉量及灌溉方式对活跃层及次活跃层土壤水分运移影响最大,过渡层(50,100]cm次之,相对稳定层(100,200]cm影响最弱。过渡层和相对稳定层的含水率对灌溉的响应存在一定的滞后性,且随着深度的增加,响应时间越长。(2).对比分析不同灌溉模式下,含水率、水势、温度梯度和水力梯度可知:(1)滴灌方式比漫灌对包气带水分运移的影响更大。滴灌模式下整个剖面的总水头长时间维持在一个较高水平,土壤水分分布均匀。(2)根深及包气带岩性对热通量面位置有较大影响,热通量面稳定在根系密集区;漫灌模式对深层土壤温度,含水率分布影响大,但持续时间短,水分及热量难以长时间维持在稳定状态。(3)在同一灌溉模式下,根系深度不同时,根浅剖面表层到底层的水力梯度大于根深剖面,造成根浅剖面底部渗漏比根深区大;对于同一剖面灌溉模式不同时,漫灌模式下表层到底层的水力梯度大于滴灌,造成漫灌底部渗漏比滴灌大。(3).通过对比补给水源,灌溉量及灌溉方式得出:(1)灌溉量为0.2m~3/m~2,TDS为421.34mg/l的地下水灌溉时,不会激发100-200cm处土壤盐分浓度变化;当以TDS为1066.36mg/l的河水作为灌溉水源,灌溉量为0.4 m~3/m~2时,10cm及30cm处土层盐分快速响应,波动幅度最大;50cm处土层盐分响应有一定滞后性,波动幅度比上层小;100cm-200cm处随深度的增加盐分响应所需时间越长,盐分变化量也最小。即水源TDS较高、灌溉量增大时会引起整个剖面盐分增加;(2)水源及灌溉模式相同,增加灌溉量后盐分淋洗效果更好;同一水源在相同灌溉量下,滴灌对盐分的淋洗效果不如漫灌。(4).通过HYDRUS-1D计算模拟期内不同滴灌量下田间水分收支情况,得出相同灌溉量下,根系深度越浅,底部渗漏量越大;根系深度一定,灌溉量增加渗漏量越大。综合考虑生育期根系状态,需水量得出:根系深度为55cm,灌溉量为0.12-0.15 m~3/m~2或根系深度为35cm,灌溉量为0.08-0.12 m~3/m~2时田间水分利用率最高,此时棉田蒸腾比例、底部渗漏比例及水分滞留比例最优,田间持水量合理。可达到田间水分利用率的最大化,实现节约灌溉的目标。