我国北方地区干旱少雨,水资源相对匮乏,农业灌溉水十分稀少,农作物因干旱而导致的减产现象时有发生,为缓解水资源短缺的压力,并提高农作物产量,以地膜覆盖为主节水农业措施得到大量推广。随着地膜覆盖技术的日渐成熟,基于单向渗水原理的渗水地膜应运而生,实现了对北方小降雨资源的有效利用,受到了广泛关注。基于渗水地膜特有的渗水性能,为实现对渗水地膜的最大化利用,指导农业管理,提高农业产量,对渗水地膜覆盖下土壤水、肥、气、热状况的研究必不可少。本文通过对农田土壤设置渗水和普通地膜覆盖,并以裸地为对照,在玉米全生育期内,对不同处理措施下0-300cm深度范围内,土壤容重、土壤含水量、土壤含盐量、农作物产量等参量以及试验区降雨、温度等气候参数进行了跟踪监测。基于野外试验监测数据,以土壤水动力学、土壤溶质运移、土壤物理学等理论为基础,探讨了渗水地膜覆盖下土壤水盐运移特性、土壤理化性质以及水资源利用率等问题。主要分析了表层土壤容重和耕作层土壤水盐的变化特性;量化了裸地表层土壤容重与累积降雨量以及地膜覆盖下表层土壤含盐量与玉米生长天数之间的关系;探究了非雨季期与雨季期,整个深度内土壤水盐的分布特征与运移规律,并比较了不同处理下玉米水分利用效率;最后,基于BP神经网络预报模型,对农田土壤含盐量的进行了预测。研究结果如下:(1)降雨是导致裸地表层土壤容重变化的主要因素,且累积降雨量与裸地表层土壤容重之间存在着显著的对数关系。基于Pearson相关性双侧检验,在α=0.05的情况下,两者之间的相关系数为0.876;两者之间进行对数拟合所得相关系数R~2=0.8834。(2)玉米生育期内裸地表层土壤容重呈阶段性变化特征。玉米生育期内裸地表层土壤容重变化特性可分为:播种期陡增、播种后平缓增长、雨季陡增、雨季平缓增长和收割期平缓下降五个阶段。(3)不同类型地膜覆盖下表层土壤容重变化规律差异明显。生育期内的任何时刻表层土壤容重值始终保持裸地最大,普通地膜覆盖次之,渗水地膜覆盖下最小的特征;地膜覆盖下表层土壤容重的变化阶段可分为初期平缓增长、中期明显增长以及末期平缓下降三个阶段。(4)渗水地膜与普通地膜相比具有更为显著的节水增产效果,能更大幅度的提高水分利用效率。本试验条件下渗水地膜覆盖玉米ET值为459.5mm,较裸地降低了9.78%;玉米产量为778.98kg/亩,较裸地增产了32.6%;水分利用效率为2.54kg/m~3,较裸地提高了46.8%。普通地膜覆盖玉米ET值为485.7mm,较裸地降低了4.63%;玉米产量为685.6kg/亩,较裸地增产了16.7%;水分利用效率为2.12kg/m~3,较裸地提高了22.5%。(5)不同类型地膜覆盖下土壤含水量剖面分布特性存在明显差异性,其差异性主要表现在上层土壤中。非雨季期,裸地条件下上层土壤含水量明显低于地膜覆盖下,且随深度的变化幅度明显大于地膜覆盖;雨季期,40cm土层是裸地与普通地膜覆盖土壤含水量大小关系发生变化的界面。(6)不同类型地膜覆盖下土壤盐分含量剖面分布特性存在明显差异性,且以0-100cm土层范围为分布曲线差异最明显的地方。0-100cm深度内裸地土壤盐分含量明显高于地膜覆盖条件下,且渗水地膜覆盖下盐分含量最低。裸地条件下,土壤盐分含量随深度增加持续下降,但地膜覆盖下,40cm土层处出现盐分含量极小值点,盐分含量随深度增加呈现先减小后增大分布特征。(7)玉米生育期内不同类型地膜覆盖下表层土壤体积含水率的变化规律存在明显差异性。裸地条件下,表层土壤体积含水率的变化可分为缓慢下降、显著升高、稳定过渡、急剧下降四个阶段;渗水地膜覆盖下的变化可分为初次上升、初次平稳、再次上升、再次平稳、显著下降五个阶段;普通地膜覆盖下的变化可分为平稳上升和平稳下降两个阶段;且整个生育期内,渗水地膜覆盖下表层土壤体积含水率始终高于普通地膜覆盖和裸地。(8)地膜覆盖下表层土壤盐分含量与玉米生长天数之间存在线性关系。普通地膜覆盖下表层土壤盐分含量与玉米生长天数之间线性相关系数R~2=0.988,渗水地膜覆盖下表层土壤盐分含量与玉米生长天数之间线性相关系数R~2=0.996。(9)利用BP神经网络的预测方法对农田土壤含盐量进行预报是可行的。基于BP神经网络,以土壤初始含盐量、初始体积含水率、体积含水率、表层土壤容重、土壤质地、土壤深度、土壤有机质含量以及累积降雨量为输入因子,建立了农田土壤含盐量的预测模型,该模型的训练样本误差为4.86%,预测值与实测值之间拟合的相关系数R~2=0.8798,验证样本误差为5.45%,说明所建立的模型能实现对农田土壤含盐量的预测。在对数据进行机理分析时,因受知识储备和多学科综合能力的限制,在深度和广度上欠佳,有待进一步对试验结论的完善与细化;本文针对农田土壤含盐量进行了初步预测,可进一步将土壤传输函数的理念推广到农田土壤其他理化性质的研究中,以丰富土壤传输函数的内容。