陜西省渭南地區(qū)土壤墑情變化規(guī)律分析

◎趙 紅 趙文旭

1 概況

渭南市是陜西省下轄的一個地級市，位于陜西省東部，因位于渭河南岸得名。渭南市地處渭河平原東部，以渭河為軸線，形成南北兩山、東西兩塬和中部平川五大地貌類型區(qū)。

渭南地區(qū)土地廣闊，氣候溫和，光照充足，降水適中，可耕地占總面積的96%，農(nóng)業(yè)資源得天獨厚，是陜西乃至全國重要的商品農(nóng)業(yè)基地。“十五”期間，國家將渭南確定為全國五大商品糧基地之一。

土壤墑情是反映農(nóng)作物受旱狀況的一項直接的重要指標，也是分析旱情演變規(guī)律和開展抗旱灌溉的重要依據(jù)。陜西省水文局于2009年5月開始墑情監(jiān)測工作，目前在全省共布設(shè)41處墑情監(jiān)測站，其中渭南市6處。渭南地區(qū)土壤墑情監(jiān)測站網(wǎng)分布情況詳見表1。

2 根系層土壤墑情的時程變化規(guī)律

我局一直采用時域反射（TDR）法和烘干法同步進行墑情監(jiān)測工作，因此本文采用兩種方法監(jiān)測數(shù)據(jù)共同分析比較。

渭南地區(qū)6個墑情監(jiān)測站中，主要以狀頭、澄城和富平3站數(shù)據(jù)為例進行分析研究。一般農(nóng)作物根系的深度主要集中在地表下20cm左右，因此研究20cm埋深處的土壤墑情變化特征，對農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義重大。以狀頭等3站2014年全年測得的20cm監(jiān)測數(shù)據(jù)（烘干法和TDR法）為參考，繪制出3站2014年20cm的土壤墑情變化曲線，如圖1～圖3所示。由圖1～圖3可以看出，狀頭等3站20cm土壤墑情全年變化主要分為A、B、C3個階段。

A階段屬于土壤墑情緩慢變化階段。這一階段在時間上主要包括冬季末（1月）和春季（2月、3月、4月）。在此期間，隨著氣溫逐漸上升，受凍地面漸漸解凍，降雨量和蒸發(fā)量也有所增加，土壤水分值有了變化，但變化過程較為緩慢。

B階段屬于土壤墑情變化劇烈階段。這一階段在一年中所占的時間最長，主要處于夏、秋季（5月上旬～10月上旬）。在此期間，降雨量、蒸發(fā)量和作物的吸收量都大于其他兩個階段。在降水豐沛時，土壤水分值會大幅上升；在溫度高、日照強、作物需水量大時土壤水分值又會大幅下降。土壤水分增減日間幅度變化較大。

C階段屬于土壤墑情穩(wěn)定階段。這一階段主要包括秋季末（10月中下旬）和冬季（11月～12月）。在此期間，隨著溫度降雨量和蒸發(fā)量都逐漸減小，尤其當氣溫低于0℃以后，土壤表面受凍凍結(jié)，土壤水分基本處于自我調(diào)整階段。由于受土壤水分自身重力的影響，土壤水分會沿著土壤空隙緩慢地向下層滲入，從而造成這一階段土壤水分總體趨勢是略微下降。

表1 陜西省水文局渭南地區(qū)土壤墑情監(jiān)測站網(wǎng)統(tǒng)計表

圖1 狀頭20cm土壤墑情變化趨勢線

由表2中可知，狀頭等3站10cm、20cm、40cm土層含水量烘干法數(shù)值均值呈減小趨勢，TDR法呈增大趨勢，烘干法與TDR法變化趨勢相反；變異系數(shù)兩種方法都較大，基本都是10cm最大。不同埋深的土壤墑情變化情況如圖4所示。從圖中可以直觀地看出，土層越深處，土壤水分變化幅度越小；越淺處，土壤水分變化幅度越大。

圖2 澄城20cm土壤墑情變化趨勢線

圖3 富平20cm土壤墑情變化趨勢線

3 土壤墑情的垂向變化規(guī)律

土壤含水量的所有樣本數(shù)據(jù)可以從集中趨勢和離散趨勢兩個方面描述它的平均水平與變異性。反映數(shù)據(jù)集中趨勢的指標包括均值、中位數(shù)等，反映離散趨勢的指標包括樣本最大最小值、方差、標準差和變異系數(shù)等。

4 自然因素對土壤墑情的影響

4.1 降水對土壤墑情的影響

大氣降水是土壤水分的主要來源。土壤水分狀況的好壞與降水量密切相關(guān)。以富平站為例，通過2014年的土壤墑情監(jiān)測，由圖5可以看出，降水量較少時，土壤含水量偏低，降水量較大時，土壤含水量基本隨著降水量的增加而增大。降水量與土壤含水量變化趨勢比較一致，呈正相關(guān)。

4.2 蒸發(fā)對土壤墑情的影響

水分的蒸發(fā)與溫度密切相關(guān)，溫度直接影響土壤水分中的蒸發(fā)速度，從而造成土壤墑情變化。由于缺乏具體的溫度資料，所以以該站時段蒸發(fā)量來側(cè)面反映溫度對土壤墑情的影響。以狀頭站為例，通過2014年的土壤墑情監(jiān)測，由圖6可以看出，冬季低溫時土壤表層封凍，受凍后聚墑的影響，土壤失墑較為緩慢，蒸發(fā)量與土壤含水量變化趨勢較一致，呈正相關(guān)；而在春夏秋季，溫度逐漸升高又降低，蒸發(fā)量也呈現(xiàn)逐步增大又減小的趨勢，在這個階段蒸發(fā)量與土壤含水量變化趨勢相反，呈負相關(guān)。從圖6還可以看出，10cm土層含水量受蒸發(fā)影響更大一些，土層淺更不易聚墑。

4.3 土壤質(zhì)地對土壤墑情的影響

土壤質(zhì)地不同，其蓄水能力和持水能力不同，含水量也不同。砂土含沙粒多，粒間孔隙一般較大，水分很容易滲入。因為空隙大，水蒸氣極易迅速從土壤中擴散出來。因此，砂土蓄水能力弱，蒸發(fā)快，排水容易，抗旱力很弱。黏土由于粒間空隙很小，所以水分進入土壤后，滲漏很慢，保水力強，水分蒸發(fā)較慢。壤土同時含有適量的砂粒、粉粒和黏粒，所以蓄水力、保水力、排水能力和蒸發(fā)速度都介于砂土和黏土之間，對一般農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說是較為理想的土壤，渭南地區(qū)多為此類土壤。由圖7可見渭南地區(qū)三種土壤質(zhì)地的平均含水量變化特點：黏土和壤土平均含水量較高，說明黏土和壤土的保水性能較好；砂土平均含水量較低，說明砂土的保水性能較差。

圖4 富平站不同深度土壤墑情（烘干法）變化趨勢

圖5 富平站降水量對土壤含水量的影響

圖6 狀頭站蒸發(fā)量對土壤含水量的影響

圖7 不同質(zhì)地土壤的含水量變化特點

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

（1）通過對作物根系層土壤墑情的時程變化規(guī)律分析研究發(fā)現(xiàn)：作物根系層（20cm）的土壤墑情全年1月份～12月份可分為3個階段：第一緩慢變化階段第二劇烈變化階段和第三穩(wěn)定階段。第一階段土壤水分變化較??；第二階段土壤水分上下波動較為劇烈；第三階段土壤水分則基本穩(wěn)定，不太發(fā)生變化。

（2）通過對土壤墑情的垂向變化規(guī)律分析研究發(fā)現(xiàn)：土層越深處，土壤水分變化幅度越??；越淺處，土壤水分變化幅度越大。

（3）通過對自然因素對土壤墑情的影響分析研究發(fā)現(xiàn)：降水量與土壤含水量呈正相關(guān)；蒸發(fā)量與土壤含水量在冬季呈正相關(guān)，而在其他三季又呈負相關(guān)。

（4）狀頭等 3站 10cm、20cm、40cm各土層含水量烘干法數(shù)值均值呈減小趨勢，TDR法呈增大趨勢，烘干法與TDR法變化趨勢不一致；TDR法監(jiān)測數(shù)據(jù)方差較大。

5.2 建議

（1）緩慢變化階段土壤水分變化較小，穩(wěn)定階段土壤水分基本不太發(fā)生變化，因此建議在1月～4月、11月～12月尤其是11月～12月可以適當減少測次；

（2）TDR法監(jiān)測數(shù)據(jù)方差較大，分析原因可能是儀器性能穩(wěn)定性不夠。因此建議購置性能相對穩(wěn)定的儀器產(chǎn)品，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學性。

（3）各土層烘干法與TDR法變化趨勢不一致，分析原因可能是站點距離遠取樣時間長造成樣本水分流失。因此建議上級有關(guān)部門加強對墑情監(jiān)測站點規(guī)劃及建設(shè)力度，逐步以自動監(jiān)測代替目前的人工監(jiān)測，提高墑情監(jiān)測工作的實效性。陜西水利