基于土壤水分估測(cè)的鄂北崗地灌溉預(yù)報(bào)模型研究

佘運(yùn)江+周羽

摘要鄂北崗地土壤水分具有明顯的季節(jié)變化（蓄墑期、失墑期和振蕩期）和垂直變化（活躍層、富水層和緩慢變化層）。透墑?dòng)陿?biāo)準(zhǔn)與土壤干濕程度有關(guān)，伏秋時(shí)節(jié)遭遇持續(xù)少雨天氣或出現(xiàn)重度干旱時(shí)，透墑?dòng)炅考?jí)最高。透墑?dòng)甏笮∈枪喔阮A(yù)報(bào)模型的重要參數(shù)，結(jié)合土壤準(zhǔn)耗散和有效降水可建立鄂北崗地旱地灌溉日期及灌溉量預(yù)報(bào)模型。

關(guān)鍵詞土壤水分；估測(cè)；灌溉；預(yù)報(bào)模型；鄂北崗地

中圖分類號(hào)S152.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739（2014）11-0232-02

鄂北崗地是湖北省著名的“旱包子”地區(qū)，農(nóng)業(yè)用水欠缺及頻繁發(fā)生的干旱是制約農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的最主要因素[1-4]。鄂北崗地以旱地為主，兼顧部分中稻種植，是中部地區(qū)典型的灌溉農(nóng)業(yè)種植區(qū)。本文擬從土壤墑情分析入手，研究鄂北崗地土壤墑情估測(cè)模型和透墑?dòng)陿?biāo)準(zhǔn)，為基層臺(tái)站建立土壤墑情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和灌溉預(yù)報(bào)模型，提供有益的探討。

1資料與方法

選用襄陽(yáng)市襄州區(qū)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站（原古驛氣象站）1983—2008年逐旬實(shí)測(cè)固定地段和部分作物地段土壤濕度資料，觀測(cè)地段土壤質(zhì)地為黏壤土或壤土，所用地面氣象資料來(lái)源于襄陽(yáng)站氣候整編資料，運(yùn)用氣候統(tǒng)計(jì)、繪圖方法分析土壤水分時(shí)空分布特征。

2結(jié)果與分析

2.1土壤水分變化規(guī)律

2.1.1土壤水分的季節(jié)變化。襄陽(yáng)氣候上四季分明，雨熱同季，但是土壤水分卻沒(méi)有表現(xiàn)出與氣候相一致的干濕季。受降水、氣溫、土壤蒸騰和作物大量耗水等因素的綜合影響，鄂北崗地土壤水分季節(jié)變化可分為3個(gè)時(shí)期。

（1）秋末初春（立冬至驚蟄）蓄墑期。從11月上旬至翌年3月中旬，包括冬季在內(nèi)，歷時(shí)近5個(gè)月，正是氣候上的干季。期間氣溫低，作物生長(zhǎng)緩慢，蒸騰量小，田間耗水量低，土壤水分能比較穩(wěn)定地保持在全年的最高水平。期間大約經(jīng)歷了2個(gè)階段：一是冬前，此時(shí)降水略大于耗散，秋雨對(duì)整層土壤水分具有一定的補(bǔ)償作用；二是越冬、初春雨雪補(bǔ)充與同期作物蒸騰基本保持平衡，40～70 cm各層旬土壤重量含水率高達(dá)23%～24%。

（2）仲春初夏（春分至夏至）失墑期。3月下旬至6月下旬，歷時(shí)近100 d，期間氣溫迅速升高，蒸發(fā)成倍增加，加之作物開(kāi)始旺盛生長(zhǎng)進(jìn)入需水關(guān)鍵期，同期有效降水難以滿足作物蒸騰需求，田間耗水量大，土壤水分上傳蒸散遠(yuǎn)大于下滲補(bǔ)充，墑情呈現(xiàn)持續(xù)虧欠狀態(tài)，導(dǎo)致整層土壤水分降至全年最低水平。尤其70 cm以下深層土壤重量含水率一度降至20%附近，表明降水對(duì)深層土壤水分的補(bǔ)償作用有限，底墑反哺耕作層的能力逐漸減弱，遇降水偏少年景，常常造成春旱或初夏干旱。

（3）盛夏初秋（小暑至霜降）振蕩期。7月上旬至10月下旬，歷時(shí)4個(gè)月，期間溫高光足，降水約占全年的1/2，蒸發(fā)量與雨熱同步，加之作物需水旺盛期也在盛夏多雨季節(jié)，同期降水基本滿足作物蒸騰需求，土壤有效降水與水分耗散呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，整層土壤水分介于失墑期與蓄墑期之間的平均水平。因盛夏對(duì)流性強(qiáng)降水特性及秋汛或華西秋雨早晚強(qiáng)弱的不確定性，0～70 cm各層土壤重量含水率表現(xiàn)出階段性干濕振蕩變化，但70 cm以下各層墑情則比較平穩(wěn)，表明降水對(duì)深層土壤水分的補(bǔ)償作用明顯。遇降水偏少年景，易造成伏旱或伏秋連旱[1]。

2.1.2土壤水分的垂直變化。鄂北崗地旱地0～100 cm各層土壤水分垂直變化也大致可以分為3個(gè)層次：耕作層、犁底層和深層。土壤重量含水率最大的層次出現(xiàn)在犁底層以下的50～60 cm深度，0～30 cm耕作層最小，70 cm以下各層次之。土壤水分垂直變化也可分為3個(gè)層次：第1層為活躍層，厚度為0～30 cm。此層土壤濕度最低，年平均重量含水率低于20%，但旬際間差異極大，最大值可超過(guò)田間持水量3～6個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)飽和含水量以上，最小值甚至比凋萎濕度還低2～3個(gè)百分點(diǎn)。由于該層是植物根系的主要分布層，作物蒸騰、土壤蒸發(fā)、降水或灌溉均作用于此，其階段性干濕變化最為活躍。第2層為富水層，位于40～60 cm。這一層次土壤比較密實(shí)，土壤容重較上、下層都大，土壤重量含水量也最大。受有效降水下滲和土壤蒸散的影響，該層相當(dāng)于根層貯水的匯和源，是作物根系吸收水分的墑庫(kù)，其階段性干濕變化相對(duì)活躍。第3層為緩慢變化層，位于70 cm以下。此層土壤水分的變化受季節(jié)影響已遠(yuǎn)不如上層，重量含水率基本穩(wěn)定在22%左右，常年相對(duì)濕度在80%以上。該層貯水量冬半年略高于夏半年，表明春夏降水下滲不足以補(bǔ)償同期蒸散耗水。

2.2透墑?dòng)旮拍罴皹?biāo)準(zhǔn)

透墑，通俗地講是指土壤中所含的水分足夠農(nóng)作物出苗或生長(zhǎng)的需要。所謂透墑?dòng)?，即春季?場(chǎng)春雨后，雨水滲土深度與底墑已完全上下接通，稱其為透墑?dòng)?。田間持水量長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是土壤所能穩(wěn)定保持的最高土壤含水量，也是土壤中所能保持懸著水的最大量，是對(duì)作物有效的最高的土壤水含量，且被認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，常用來(lái)作為灌溉上限和計(jì)算灌水定額的指標(biāo)。

鄂北崗地旱作地段犁底層一般在30 cm左右，與透墑?dòng)甑钠骄鶟B透深度基本一致。實(shí)測(cè)活躍層（0～30 cm）常年土壤貯水量為72 mm，約占同層次田間持水量的80%左右，表明正常氣候條件下貯水能夠滿足農(nóng)作物出苗或生長(zhǎng)的基本需求。以20 cm土壤相對(duì)濕度分別為40%和60%作為土壤輕、重干旱標(biāo)準(zhǔn)，則0～30 cm土層出現(xiàn)輕、重干旱時(shí)的上限貯水量則為57 mm和40 mm，與適宜作物生長(zhǎng)的平均貯水量之差分別為15 mm和32 mm，表明出現(xiàn)輕、重干旱時(shí)土壤分別缺墑15～31 mm和32～52 mm。以此為基礎(chǔ)，并考慮土壤水分的季節(jié)變化規(guī)律，透墑?dòng)昕蓜澐譃楦珊岛统B(tài)2類。當(dāng)日雨量或過(guò)程降水量使得土層內(nèi)貯水量達(dá)到或超過(guò)土層常年平均貯水量（田間持水量的80%）時(shí)，即可認(rèn)為是一場(chǎng)透墑?dòng)辍?/p>

2.3旱地灌溉預(yù)報(bào)模型

鄂北崗地旱作物一年四季都有可能遭遇干旱危害。春旱嚴(yán)重影響小麥拔節(jié)孕穗和抽穗揚(yáng)花，初夏旱可能造成夏收作物高溫逼熟，伏旱能造成玉米、大豆、棉花等旱作物減產(chǎn)或絕收，秋旱則可影響冬季土壤蓄水和秋播出苗。從鄂北崗地土壤水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)入手，通過(guò)對(duì)旱地耕作層水分盈虧進(jìn)行實(shí)時(shí)估測(cè)，動(dòng)態(tài)跟蹤旱澇變化及其轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)。當(dāng)作物地段出現(xiàn)不同程度的土壤干旱時(shí)，及時(shí)開(kāi)展精細(xì)化的灌溉日期和灌溉量預(yù)報(bào)服務(wù)。

2.3.1土壤貯水量估測(cè)。近年來(lái)，在干旱監(jiān)測(cè)分析中常常使用以水分平衡法為基礎(chǔ)的綜合指數(shù)方法評(píng)估區(qū)域內(nèi)土壤水分盈虧，但在水分平衡諸要素中蒸散量的測(cè)定或估算是最困難的，各種干旱指標(biāo)、指數(shù)、模型，不是受季節(jié)或地域限制缺乏可比較性，就是因?yàn)閷?shí)測(cè)困難或計(jì)算繁雜而難以推廣應(yīng)用。作者在分析鄂北崗地土壤水分變化時(shí)，引入土壤準(zhǔn)耗散概念，即假設(shè)存在一種理想的無(wú)降水和灌溉的濕潤(rùn)土壤條件，其土壤貯水變化量只與季節(jié)（平均氣溫）和當(dāng)旬貯水量初值有關(guān)。這種在無(wú)降水和灌溉條件下的土壤貯水減小量就稱為土壤準(zhǔn)耗散。根據(jù)土壤水分平衡方程，土壤準(zhǔn)耗散（E0）等于同期相同條件下土壤貯水變化量，即：E0=?駐W。在這里，土壤準(zhǔn)耗散有別于一般意義上的土壤蒸散量，它以旬為時(shí)間單元，只與同期平均氣溫和旬初土壤墑情有關(guān)，忽略其他因素的影響。對(duì)任意區(qū)域或作物地段而言，每1旬土壤準(zhǔn)耗散其實(shí)是1個(gè)常數(shù)，可以通過(guò)多項(xiàng)式回歸和模擬式計(jì)算。多項(xiàng)式回歸方程：

y=0.000 218x4-0.015 8x3+0.293 6x2-0.273 2x+4.369 3

式中，y為土壤準(zhǔn)耗散，x為旬序數(shù)：1月上旬x=1，…，12月下旬x=36。

土壤準(zhǔn)耗散模擬公式：

?駐Wj=tj×wj/w

式中， j為旬序數(shù)，?駐Wj為當(dāng)旬土壤貯水變化量；tj為旬平均溫度；wj為旬初土層貯水量；w為年平均土層貯水量，可利用當(dāng)?shù)赜^測(cè)資料求得。

2.3.2旱地灌溉日期的確定。當(dāng)有降水出現(xiàn)時(shí)土壤實(shí)際耗散量（以下簡(jiǎn)稱土壤日耗散）明顯下降，降水量越大土壤實(shí)際耗散量越小，大致呈一種負(fù)指數(shù)關(guān)系。土壤日耗散與當(dāng)旬土壤準(zhǔn)耗散之間的模擬關(guān)系為：

E=0.1×?駐Wj×e■

式中，R為當(dāng)日降水量；j為旬序數(shù)，j=1，…，36，1月上旬為1。

利用土壤水分平衡方程，建立逐日土壤貯水量變化估測(cè)模型（土層厚度0～50 cm）：

Wi=Wi-1+U-0.1×?駐Wj×e■

式中，Wi為當(dāng)日土層貯水量；Wi-1為上一日土層貯水量；?駐Wj為當(dāng)旬土壤準(zhǔn)耗散；U為當(dāng)日有效降水量。當(dāng)計(jì)算獲得Wi等于或小于干旱臨界貯水量，就可以實(shí)時(shí)發(fā)布干旱預(yù)警，并開(kāi)展灌溉日期預(yù)報(bào)服務(wù)。

利用逐日土層貯水量估測(cè)公式可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)旱地土壤水分變化，當(dāng)持續(xù)少雨、耕作層墑情接近旱象露頭時(shí)，計(jì)算田間持水量與估測(cè)貯水量之差值（以下用G表示），即：田間持水量×0.8-當(dāng)日土層貯水量。當(dāng)土層實(shí)際貯水量分別低于57 mm和40 mm時(shí)，表示耕作層已出現(xiàn)輕旱和重旱，即差值大于15 mm和32 mm。當(dāng)G值大于15 mm且作物處在需水關(guān)鍵期時(shí)，就可以考慮啟動(dòng)灌溉抗旱。

2.3.3旱地灌溉量預(yù)報(bào)。理論上，灌溉量應(yīng)當(dāng)?shù)扔谶m當(dāng)大于田間持水量與估測(cè)貯水量之差值（G，mm）。具體灌溉量（m3）計(jì)算式為：

灌溉量=G/1 000×灌溉面積（m2）

以噴灌需水量為例，輕、重旱時(shí)下限（最少）灌溉量分別150、315 m3/hm2。

由于目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中灌溉方式和方法多種多樣，實(shí)際灌溉量的確定比較復(fù)雜，一般而言，滴灌（滲灌）＜噴灌＜溝灌＜畦灌＜漫灌。G值可以作為灌溉量的參考，滴灌、滲灌不超過(guò)0.5G，噴灌約為1G，溝畦灌2G左右，漫灌常常大于3G。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析鄂北崗地0～100 cm土壤水分分布特征及變化規(guī)律，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：一是鄂北崗地土壤水分時(shí)空分布具有3個(gè)特征明顯的階段，即蓄墑期、失墑期和振蕩期。農(nóng)業(yè)氣象要根據(jù)3個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)有針對(duì)性地開(kāi)展服務(wù)。冬干氣候一般不會(huì)形成旱災(zāi)，有條件的地區(qū)可實(shí)施人工增雪作業(yè)，能有效增墑減耗。重點(diǎn)是做好失墑期干旱和振蕩期旱澇急轉(zhuǎn)的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，警惕冬春、春夏或伏秋連旱的危害。二是常年農(nóng)田蒸散具有顯著的季節(jié)變化特點(diǎn)，與同期氣溫變化趨勢(shì)高度一致。高溫季節(jié)也是農(nóng)田蒸散的高峰，遇到比較嚴(yán)重的氣象干旱時(shí)，土壤本身貯水量難以補(bǔ)償農(nóng)田蒸散消耗，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要重視堰塘蓄水作用，做到就近節(jié)水灌溉。三是透墑?dòng)昱c土壤水分狀況和季節(jié)有關(guān)，伏秋時(shí)節(jié)遭遇持續(xù)少雨天氣或出現(xiàn)重度干旱時(shí)，透墑?dòng)炅考?jí)最高。四是土壤準(zhǔn)耗散是無(wú)降水條件下的農(nóng)田蒸散，只隨季節(jié)變化，其旬參數(shù)能通過(guò)平均氣溫推算。土壤準(zhǔn)耗散結(jié)合有效降水可應(yīng)用于旱澇監(jiān)測(cè)、土壤水分預(yù)報(bào)，以及建立灌溉日期和灌溉量預(yù)報(bào)模型[5-6]。

4參考文獻(xiàn)

[1] 湖北省農(nóng)業(yè)廳，湖北省氣象局.農(nóng)業(yè)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)手冊(cè)[M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[2] 信廼詮，趙聚寶.旱地農(nóng)田水分狀況與調(diào)控技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1992：211-240.

[3] 王會(huì)肖，蔡燕.農(nóng)田水分利用效率研究進(jìn)展及調(diào)控途徑[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2008，29（3）：272-276.

[4] 周羽，馮明.利用自動(dòng)站逐日降水量實(shí)時(shí)估測(cè)土壤墑情[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（S2）：230-232.

[5] 張薇，藺文靜，吳慶華，等.太行山前沖洪積扇地區(qū)土壤水分動(dòng)態(tài)變化特征研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2007（S2）：200-203.

[6] 李俊紅，姚宇卿，呂軍杰，等.雙深松覆蓋對(duì)丘陵旱區(qū)土壤水分和作物產(chǎn)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，42（11）：17-20.

式中，y為土壤準(zhǔn)耗散，x為旬序數(shù)：1月上旬x=1，…，12月下旬x=36。

土壤準(zhǔn)耗散模擬公式：

?駐Wj=tj×wj/w

式中， j為旬序數(shù)，?駐Wj為當(dāng)旬土壤貯水變化量；tj為旬平均溫度；wj為旬初土層貯水量；w為年平均土層貯水量，可利用當(dāng)?shù)赜^測(cè)資料求得。

2.3.2旱地灌溉日期的確定。當(dāng)有降水出現(xiàn)時(shí)土壤實(shí)際耗散量（以下簡(jiǎn)稱土壤日耗散）明顯下降，降水量越大土壤實(shí)際耗散量越小，大致呈一種負(fù)指數(shù)關(guān)系。土壤日耗散與當(dāng)旬土壤準(zhǔn)耗散之間的模擬關(guān)系為：

E=0.1×?駐Wj×e■

式中，R為當(dāng)日降水量；j為旬序數(shù)，j=1，…，36，1月上旬為1。

利用土壤水分平衡方程，建立逐日土壤貯水量變化估測(cè)模型（土層厚度0～50 cm）：

Wi=Wi-1+U-0.1×?駐Wj×e■

式中，Wi為當(dāng)日土層貯水量；Wi-1為上一日土層貯水量；?駐Wj為當(dāng)旬土壤準(zhǔn)耗散；U為當(dāng)日有效降水量。當(dāng)計(jì)算獲得Wi等于或小于干旱臨界貯水量，就可以實(shí)時(shí)發(fā)布干旱預(yù)警，并開(kāi)展灌溉日期預(yù)報(bào)服務(wù)。

利用逐日土層貯水量估測(cè)公式可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)旱地土壤水分變化，當(dāng)持續(xù)少雨、耕作層墑情接近旱象露頭時(shí)，計(jì)算田間持水量與估測(cè)貯水量之差值（以下用G表示），即：田間持水量×0.8-當(dāng)日土層貯水量。當(dāng)土層實(shí)際貯水量分別低于57 mm和40 mm時(shí)，表示耕作層已出現(xiàn)輕旱和重旱，即差值大于15 mm和32 mm。當(dāng)G值大于15 mm且作物處在需水關(guān)鍵期時(shí)，就可以考慮啟動(dòng)灌溉抗旱。

2.3.3旱地灌溉量預(yù)報(bào)。理論上，灌溉量應(yīng)當(dāng)?shù)扔谶m當(dāng)大于田間持水量與估測(cè)貯水量之差值（G，mm）。具體灌溉量（m3）計(jì)算式為：

灌溉量=G/1 000×灌溉面積（m2）

以噴灌需水量為例，輕、重旱時(shí)下限（最少）灌溉量分別150、315 m3/hm2。

由于目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中灌溉方式和方法多種多樣，實(shí)際灌溉量的確定比較復(fù)雜，一般而言，滴灌（滲灌）＜噴灌＜溝灌＜畦灌＜漫灌。G值可以作為灌溉量的參考，滴灌、滲灌不超過(guò)0.5G，噴灌約為1G，溝畦灌2G左右，漫灌常常大于3G。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析鄂北崗地0～100 cm土壤水分分布特征及變化規(guī)律，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：一是鄂北崗地土壤水分時(shí)空分布具有3個(gè)特征明顯的階段，即蓄墑期、失墑期和振蕩期。農(nóng)業(yè)氣象要根據(jù)3個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)有針對(duì)性地開(kāi)展服務(wù)。冬干氣候一般不會(huì)形成旱災(zāi)，有條件的地區(qū)可實(shí)施人工增雪作業(yè)，能有效增墑減耗。重點(diǎn)是做好失墑期干旱和振蕩期旱澇急轉(zhuǎn)的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，警惕冬春、春夏或伏秋連旱的危害。二是常年農(nóng)田蒸散具有顯著的季節(jié)變化特點(diǎn)，與同期氣溫變化趨勢(shì)高度一致。高溫季節(jié)也是農(nóng)田蒸散的高峰，遇到比較嚴(yán)重的氣象干旱時(shí)，土壤本身貯水量難以補(bǔ)償農(nóng)田蒸散消耗，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要重視堰塘蓄水作用，做到就近節(jié)水灌溉。三是透墑?dòng)昱c土壤水分狀況和季節(jié)有關(guān)，伏秋時(shí)節(jié)遭遇持續(xù)少雨天氣或出現(xiàn)重度干旱時(shí)，透墑?dòng)炅考?jí)最高。四是土壤準(zhǔn)耗散是無(wú)降水條件下的農(nóng)田蒸散，只隨季節(jié)變化，其旬參數(shù)能通過(guò)平均氣溫推算。土壤準(zhǔn)耗散結(jié)合有效降水可應(yīng)用于旱澇監(jiān)測(cè)、土壤水分預(yù)報(bào)，以及建立灌溉日期和灌溉量預(yù)報(bào)模型[5-6]。

4參考文獻(xiàn)

[1] 湖北省農(nóng)業(yè)廳，湖北省氣象局.農(nóng)業(yè)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)手冊(cè)[M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[2] 信廼詮，趙聚寶.旱地農(nóng)田水分狀況與調(diào)控技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1992：211-240.

[3] 王會(huì)肖，蔡燕.農(nóng)田水分利用效率研究進(jìn)展及調(diào)控途徑[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2008，29（3）：272-276.

[4] 周羽，馮明.利用自動(dòng)站逐日降水量實(shí)時(shí)估測(cè)土壤墑情[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（S2）：230-232.

[5] 張薇，藺文靜，吳慶華，等.太行山前沖洪積扇地區(qū)土壤水分動(dòng)態(tài)變化特征研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2007（S2）：200-203.

[6] 李俊紅，姚宇卿，呂軍杰，等.雙深松覆蓋對(duì)丘陵旱區(qū)土壤水分和作物產(chǎn)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，42（11）：17-20.

式中，y為土壤準(zhǔn)耗散，x為旬序數(shù)：1月上旬x=1，…，12月下旬x=36。

土壤準(zhǔn)耗散模擬公式：

?駐Wj=tj×wj/w

式中， j為旬序數(shù)，?駐Wj為當(dāng)旬土壤貯水變化量；tj為旬平均溫度；wj為旬初土層貯水量；w為年平均土層貯水量，可利用當(dāng)?shù)赜^測(cè)資料求得。

2.3.2旱地灌溉日期的確定。當(dāng)有降水出現(xiàn)時(shí)土壤實(shí)際耗散量（以下簡(jiǎn)稱土壤日耗散）明顯下降，降水量越大土壤實(shí)際耗散量越小，大致呈一種負(fù)指數(shù)關(guān)系。土壤日耗散與當(dāng)旬土壤準(zhǔn)耗散之間的模擬關(guān)系為：

E=0.1×?駐Wj×e■

式中，R為當(dāng)日降水量；j為旬序數(shù)，j=1，…，36，1月上旬為1。

利用土壤水分平衡方程，建立逐日土壤貯水量變化估測(cè)模型（土層厚度0～50 cm）：

Wi=Wi-1+U-0.1×?駐Wj×e■

式中，Wi為當(dāng)日土層貯水量；Wi-1為上一日土層貯水量；?駐Wj為當(dāng)旬土壤準(zhǔn)耗散；U為當(dāng)日有效降水量。當(dāng)計(jì)算獲得Wi等于或小于干旱臨界貯水量，就可以實(shí)時(shí)發(fā)布干旱預(yù)警，并開(kāi)展灌溉日期預(yù)報(bào)服務(wù)。

利用逐日土層貯水量估測(cè)公式可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)旱地土壤水分變化，當(dāng)持續(xù)少雨、耕作層墑情接近旱象露頭時(shí)，計(jì)算田間持水量與估測(cè)貯水量之差值（以下用G表示），即：田間持水量×0.8-當(dāng)日土層貯水量。當(dāng)土層實(shí)際貯水量分別低于57 mm和40 mm時(shí)，表示耕作層已出現(xiàn)輕旱和重旱，即差值大于15 mm和32 mm。當(dāng)G值大于15 mm且作物處在需水關(guān)鍵期時(shí)，就可以考慮啟動(dòng)灌溉抗旱。

2.3.3旱地灌溉量預(yù)報(bào)。理論上，灌溉量應(yīng)當(dāng)?shù)扔谶m當(dāng)大于田間持水量與估測(cè)貯水量之差值（G，mm）。具體灌溉量（m3）計(jì)算式為：

灌溉量=G/1 000×灌溉面積（m2）

以噴灌需水量為例，輕、重旱時(shí)下限（最少）灌溉量分別150、315 m3/hm2。

由于目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中灌溉方式和方法多種多樣，實(shí)際灌溉量的確定比較復(fù)雜，一般而言，滴灌（滲灌）＜噴灌＜溝灌＜畦灌＜漫灌。G值可以作為灌溉量的參考，滴灌、滲灌不超過(guò)0.5G，噴灌約為1G，溝畦灌2G左右，漫灌常常大于3G。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析鄂北崗地0～100 cm土壤水分分布特征及變化規(guī)律，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：一是鄂北崗地土壤水分時(shí)空分布具有3個(gè)特征明顯的階段，即蓄墑期、失墑期和振蕩期。農(nóng)業(yè)氣象要根據(jù)3個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)有針對(duì)性地開(kāi)展服務(wù)。冬干氣候一般不會(huì)形成旱災(zāi)，有條件的地區(qū)可實(shí)施人工增雪作業(yè)，能有效增墑減耗。重點(diǎn)是做好失墑期干旱和振蕩期旱澇急轉(zhuǎn)的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，警惕冬春、春夏或伏秋連旱的危害。二是常年農(nóng)田蒸散具有顯著的季節(jié)變化特點(diǎn)，與同期氣溫變化趨勢(shì)高度一致。高溫季節(jié)也是農(nóng)田蒸散的高峰，遇到比較嚴(yán)重的氣象干旱時(shí)，土壤本身貯水量難以補(bǔ)償農(nóng)田蒸散消耗，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要重視堰塘蓄水作用，做到就近節(jié)水灌溉。三是透墑?dòng)昱c土壤水分狀況和季節(jié)有關(guān)，伏秋時(shí)節(jié)遭遇持續(xù)少雨天氣或出現(xiàn)重度干旱時(shí)，透墑?dòng)炅考?jí)最高。四是土壤準(zhǔn)耗散是無(wú)降水條件下的農(nóng)田蒸散，只隨季節(jié)變化，其旬參數(shù)能通過(guò)平均氣溫推算。土壤準(zhǔn)耗散結(jié)合有效降水可應(yīng)用于旱澇監(jiān)測(cè)、土壤水分預(yù)報(bào)，以及建立灌溉日期和灌溉量預(yù)報(bào)模型[5-6]。

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