提要:为进一步明确人类社会在发展过程中特定区域农业灌溉水量、地下水位与水质的和谐关系，遏制生态环境恶化、土壤盐渍化等一系列问题，以克拉玛依农业综合开发区为典型研究区，充分借助现有地下水位、水质监测数据及农业灌溉用水数据等，采用相关分析法、统计分析法开展了特定条件下农业灌溉用水对地下水水量与水质影响的研究。通过分析可知:(1)研究区地下水位在1997～2013年间呈持续上升趋势，共上升了6.85m，年均上升幅度为0.53m;以2001～2006年间上升最快，上升了4.87m，并以2006年最突出，一年内就上升了1.61m;(2)农业灌溉对所在区域地下水位的抬升产生了一定影响，农业灌溉区域内外地下水位相差1.22～1.35m;(3)农业灌溉定额越大，地下水位持续上升越明显，研究区合理的控灌水量为7300×104m3;(4)过多的农业灌溉水量引起了地下水位的过快上升，使矿化度呈下降趋势、pH值呈增大趋势，加剧了土壤盐渍化的可能性，需引起一定的关注。
关键词:农业灌溉;地下水位;水质;土壤盐渍化;控灌水量
由于降水与水资源时空分布的不均匀性决定了北方干旱、半干旱地区需以不同水源作为保证农业正常生产的必要条件，其保障程度受自然因素与社会因素影响较大，直接决定着所在区域社会经济的发展、人民生活水平的提高、甚至影响到社会稳定，这也促使干旱、半干旱地区想方设法寻求、改进灌溉方式、灌水水平，以求使匮乏的水资源尽可能大的在农业生产中发挥作用，达到增产、增效、节水、节肥等目标。传统的灌水方式也从大水漫灌，慢慢向沟灌、畦灌、滴灌、渗灌等方式转变，并不断通过试验向不同地区大量推广适宜所在区域的高效节水方式。新疆作为干旱、半干旱地区的典型，特殊的地形条件、深居内陆的地理位置，造成了致雨水汽稀少，尤其是平原区;加之强烈的蒸发，严重影响着水量的收支平衡，在这种特殊、恶劣的自然环境下，人们为生活、生存就需在土壤较肥沃的区域采用引水灌溉方式来发展农业生产，而可用的水源多发源于冰雪富集的高寒山区，并以冰雪消融水与降水为主，这也决定了特殊的山-盆体系所形成的绿洲是适宜人类生活聚集的区域。由于受管理水平、人力、物力、财力的影响，粗放的、不合理的农业用水管理方式，对所在区域地下水产生了一定的影响，比较突出的是地下水位的急剧上升与下降、农业面源污染对地下水、河流、湖泊水质造成了较大的影响，使得水质恶化、富营养化问题频现，这主要是农牧民过度的追求农业产量最大化的结果。因此，为合理指导所在区域农业水资源的合理开发利用，需对农业灌溉用水对地下水水量与水质的影响方面开展研究，以其为所在区域合理农业灌溉用水定额的制定提供一定的指导依据。
合理的农业灌溉水量、地下水位变动规律及土壤盐渍化等问题是目前农业生产过程中普遍存在与关注的问题，需合理的从定性与定量的角度确定不同因素之间的关系，以更好的实现水、土地、农业生产等方面的可待续发展。为此，不同学者从不同的角度对相关方面开展了大量的研究。蒋勇军等[1]通过对典型岩溶农业区地下水质与土地利用变化分析，认为所在区域耕地的扩张、农药化肥的大量使用造成地下水中相关指标的上升及超标，以及林地质量的下降与土地石漠化的加剧。部分研究表明，不合理的土地利用将造成地下水相关离子浓度的升高，并有可能导致地下水污染[2];农业用地的扩张及集约农业的大力发展，将引起地下水矿化度的增大，易引起土壤盐渍化[3];农药、化肥的大量使用，加剧了农业非点源污染的可能性，造成了地下水的污染[4];对于以地下水灌溉为主的区域，部分研究者对可持续发展的农业灌溉与地下水取水之间的关系进行了探讨[5，6]。范建勇等[7]对华北平原地下水超采的主因分析认为是过度农业灌溉用水造成的，张光辉等对华北平原农业灌溉与地下水之间的响应关系以及对区域水资源承载能力开展了研究，并提出了相应的可持续评价方法[8-10]。李小东等[11]开展了新疆南疆典型区农业灌溉水质与农田盐渍化的研究，阐明了二者之间的关系，并为所在区域合理及高效灌溉制度的确定提供了一定的指导。考虑到地下水位的波动变化与土壤盐渍化之间存在较大的联系，部分研究者关于不同区域地下水与土壤盐分分布特征[12]、两者之间的关系[13]、调控原则与方法[14]、土壤盐渍化评价[15]、治理方法[16]等方面也开展了大量的研究。由于不同农业灌溉区域本身灌溉水源、地下水位、水质以及土壤质地的差异性，农业灌溉用水与地下水水量、水质的关系存在较大的差异，表现出的现象也不尽相同，从水资源保护、农业发展、地下水超采及污染防治方面入手需针对具体问题进行具体分析。
随着石油的发现，为克拉玛依这座以石油命名、位于土壤贫瘠的戈壁荒地城市带来了勃勃生机，现已变成了国家重要的石油石化基地、新疆重点建设的新型工业化城市，已成为非常适宜人类居住、生活的地区。考虑到经济发展与水资源分布不匹配的因素，所在区域通过使用外流域水源及跨区域调水的方式来解决不同部门的用水需求，但由于集中调配的水资源无法一时半会消耗，这就促使所在区域优选地形条件，修建了一定数量的平原水库，并在一定程度上影响到了水文循环过程。随着石油资源的多年开采，当地政府为避免石油枯竭所带来一系列问题，在所在区域土壤肥沃、适宜农业生产区域大力发展农业，主要是在克拉玛依西南角地势低洼的大农业区域。由于地势低洼，大量的地下水赋存于这一区域，加之周边修建了一座水库，以及粗放的农业用水管理对所在区域地下水水量与水质产生了一定的影响。因此，特定环境下如何合理的确定农业灌溉用水对地下水水量与水质影响的研究，将有助于发展高效农业，缓解持续农业大开发所引来的水资源紧张、匮乏的局面，可更好的为所在区域社会经济的发展、人民生活水平的持续提高、城市的全面发展提供一定的参考依据。
1材料与研究方法
1.1研究区概况
克拉玛依市地处准噶尔盆地西北边缘，地理位置介于东经84°44'～86°01'、北纬44°07'～46°08'，全市面积9500km2，其中克拉玛依市主城区面积48km2;属典型的大陆性气候，干燥少雨，年均降水量为109mm，多集中在5～8月，年蒸发量平均在2958mm(Φ20cm蒸发皿)。年温差与月温差大，夏季酷热，冬季严寒，多年平均气温7.6℃，最高气温达42.9℃，最低气温为-35.9℃，平均无霜期190天，日照时间长，平均冻土深度163cm，八级以上大风天数达67天。
克拉玛依市农业综合开发区(一期)位于新疆准格尔盆地西部边缘的半荒漠湖积平原上，距克拉玛依市中心市区东南部约10km，区域总面积为554.9km2;所在区域土地是古玛纳斯湖潴留、迁移与干缩过程中形成的残余沼泽土，土壤质地较粗，以壤土为主并间有砂层，透气性好，有机质含量5～53.7g/kg，不存在原生盐层。整个区域地势较为平坦，自西南向东北缓慢倾斜，易于大规模开发。近年来，全区农业开发面积14267hm2，已建成滴灌节水面积11067hm2。
1.2数据来源
本研究分别从克拉玛依市农业综合开发区管委会、新疆油田公司供水公司收集得到农业综合开发区(一期)从建设(1997年)到2013年区域布设的区域内、区域外分别39眼与9眼地下水位观测资料及2012～2013年水质监测数据;农业综合开发区自2008年后精确计量的农业用水数据，以及阿依库勒水库自2006年来有记录的水库蓄水量数据。
1.3研究方法
采用相关分析法、统计分析法进行特定条件下农业灌溉用水对地下水量与水质的影响研究。
2结果与分析
2.1地下水埋深动态变化规律
结合克拉玛依市农业综合开发区(一期)1997年～2013年地下水位观测数据(图1)可以看出，研究区地下水位自2000年开垦种植前，全区域地下水埋深基本维持在10.80m，而从2001年开始种植灌溉后，地下水位持续上升，到2013年全区地下水平均埋深已上升至3.95m，13年间地下水位上升了6.85m，年均上升幅度为0.53m。地下水位上升最快的年份是2001年～2006年，在这六年间全区域地下水平均埋深从10.80m迅速上升至5.93m，年均上升幅度为0.81m，特别是2006年，一年内就上升了1.61m。究其原因主要是:1)阿依库勒水库自1997年建设至正常运行期间，水库水量渗漏对于下游区域地下水位的上升产生了一定的影响;2)农业开发区建设过程中土地平整，使沙土包变成了土壤质地疏松不一的农田，加之大水漫灌的灌水方式，使灌溉耗水量偏大，造成了大量农业灌溉用水渗漏至地下补给地下水，使地下水位上升过快;3)由于农业开发区开垦种植初期，用水管理部门对不同作物耗水规律及合理灌溉水量掌握不够、不合理，形成了有水就灌、缺水就灌的现象，加之过大的、统一的作物灌溉定额，加剧了所在区域地下水位的快速上升。图1研究区地下水位动态变化过程Figure1Dynamicchangeofgroundwaterlevelinthestudyarea
2006年后所在区域的地下水位上升速度开始逐渐减缓，2007～2013年地下水埋深由5.93m上升至3.95m，七年间上升了2.02m，年均上升幅度为0.29m，比2006年前年均上升速度减缓了一半，特别是2013年地下水位仅上升了0.02m，地下水位上升的势头已得到基本遏制。
2.2农业灌溉用水对地下水量的影响
2.2.1区域内外地下水位变化差异性分析
为合理的分析农业灌溉用水对地下水的影响，选取农业综合开发区内外具有同期(2010年～2013年)地下水位监测数据进行对比分析，具体如表1所示。对比可以看出，区域内2010年～2013年地下水埋深在2.60～3.33m之间，而区域外地下水埋深在3.95～4.55m之间，两者相差1.22～1.35m;年均增幅总体上是区域内大于区域外，但2012年存在一定较小的偏差，主要原因可能是水位监测的误差及以将区内、外地下水埋深加权平均后就掩盖了农业开发区内真实的地下水埋深状况。总体上可以看出，由于农业灌溉对所在区域地下水位的抬升产生一定影响，但由于同期、同步数据资料较少，无法寻求具体规律，还有待于进一步补充完善资料进行分析。
2.2.2农业灌溉用水对地下水位的影响
为合理的分析农业灌溉用水对地下水的影响，选取研究区同期(2008年～2013年)地下水位监测数据与灌溉引水量数据进行对比分析(表2)。可以看出，近6年来所在区域年总灌溉用水量1×108m3左右，2012与2013年总灌溉用水量有所减少，按农业开发区总灌溉面积14267hm2计算，2008～2010年，平均灌溉定额为31.1～33.0m3/hm2;2012年灌溉定额为28.2m3/hm2，年均地下水位比上年上升28cm;2013年灌溉定额为27.6m3/hm2，年均地下水位比上年上升18cm。对所在区域林业用地与农业种植区域对比分析可知，2012年农业区总灌溉用水量6544×104m3，总灌溉面积8600hm2，平均灌溉定额为33.8m3/hm2，年均地下水位比上年上升41cm;林区总灌溉用水量2509×104m3，总灌溉面积5667hm2，平均灌溉定额为19.7m3/hm2，年均地下水位比上年上升8cm。2013年农业区8600hm2灌溉面积，总用水量6587.9×104m3，平均灌溉定额为34.0m3/hm2;年均地下水位比上年上升23cm;造林减排基地5667hm2灌溉面积，总用水量2281.1×104m3，平均灌溉定额为17.9m3/hm2，年均地下水位比上年上升9cm。所在区域地下水位升降与引入区内的水量直接相关，2013年引入区内的水量比2012年少184.4×104m3，2013年的年均地下水位上升幅度就比2012年减小了10cm;林区近两年平均灌溉定额为17.9～19.7m3/hm2，年均地下水位只比上年上升了8～9cm;而农业种植区近两年平均灌溉定额为33.8～34.0m3/hm2;年均地下水位比上年上升23～41cm，说明过大的灌水量导致了地下水位的快速上升。
为合理的确定所在区域年灌溉用水，保持地下水位不变情况下，分析年灌溉用水量和年均地下水位相关关系(图2)。从图中分析可知，当农业开发区灌溉面积14267hm2保持不变的情况下，年灌溉用水总量控制在7300×104m3，平均灌溉定额控制为22.7m3/hm2时，地下水位升降值为0;否则若水量高于或低于7300×104m3，将会引起所在区域地下水位过于明显的抬升或下降，进而引起土壤盐渍化或其他生态环境问题。考虑到目前可用的引水量数据与同期地下水位监测资料较短，影响到了建立两者之间的关系，预估的所在区域地下水位控制的灌溉红线可能还存在一定的偏差，有待于进一步的探究。
2.3农业灌溉用水对地下水水质的影响
由于目前研究区内可用的同期、同步水质检测资料较少，完整的资料时间只有2012年与2013年，因此，本研究只对2012年与2013年水质资料进行分析，并且对比分析发现，所检测的水质指标中除pH值与矿化度指标存在差异外，其他指标变化不明显，因此，只对这两个指标进行对比分析(表3)。
从表3中可以看出，2012年与2013年农业引水量相差不大，全区减少了184×104m3，其中林区减少了228×104m3，农业种植区增加了44×104m3;地下水位全区基本持平，相差0.02cm;单独从区域内、外分析，水位呈上升趋势，其中农业种植区全区及区域内地下水呈上升趋势、区域外呈下降趋势，而林区全区及区域外地下水呈下升趋势、区域内呈长升趋势;从pH值分析可以看出整个区域水质呈碱性，pH值总体呈增大趋势，并且区域内的pH值高于区域内，增大趋势更明显，这与长期过高的地下水位引起土壤盐渍化有关。从矿化度指标可以看出，全区矿化度呈降低趋势，而区域内、外矿化度增减不一，主要是受水质检测点数量不一致的因素造成。结合研究区矿化度长期变化趋势数据(图3)也可以看出研究区总体矿化度呈下降趋势，并呈明显的线性下降趋势，但仍高达10g/L以上，属高矿化度咸水，对作物的危害极大。因此，可以看出农业灌溉用水对所在区域地下水水质有一定的影响，但由于同时、同步监测、检测数据系列较短，无法确定具体的影响规律。考虑到研究区域内外水质检测点不同因素的干扰每年均在发生变化，存在点不固定、观测时间不一致的现象，影响到规律分析的合理性、结果的差异性，还有待于结合长期资料进行进一步的分析。
相关期刊推荐：《山西农业大学学报》(自然科学版)1993年、1995荣获年山西省一级期刊。栏目设置农业生物技术、资源环境保护、动物科学、果蔬科学、食品科学工程、农业机械化、林业科学研究。读者对象为高等农业院校师生和国内有关科研机构的科技人员和管理人员。有投稿需求的，可以直接与期刊天空在线编辑联系。
