土壤水資源量分析在確定作物灌溉定額中的具體應(yīng)用

【摘要】土壤水為土壤層內(nèi)的非飽和水體，廣泛分布于陸地表層，是地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化的紐帶，又是植物生長的必要水源，在我國北方地區(qū)，降水量較少，水資源貧乏，土壤水資源的多少對農(nóng)作物種植、生長起著關(guān)鍵作用，特別是在沒有灌溉條件的地區(qū)尤為重要。對土壤水資源做出正確的評價，是農(nóng)作物合理布局及制定適宜的灌溉制度，以科學利用水資源的前提。土壤水資源量數(shù)量的多少和時空分布特點，決定了農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)及作物種類，也決定了種植制度和栽培措施。充分合理的利用土壤水資源，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中的重要一環(huán)。

【關(guān)鍵詞】土壤水資源量；灌溉定額；土壤水量平衡

1、區(qū)域地理氣候特征

1.1 地理特征。邢臺市位于河北省南部，總面積12456km2。西部為太行山區(qū)，面積3545km2，東部平原區(qū)面積8911km2，總?cè)丝?47.97萬人，耕地面積1.52萬hm2，其中水澆地1.14萬hm2。西部為太行山區(qū)，山脈連綿，崗坡起伏，海拔高程多在1000m以下，最高山峰1822m，平均坡降1%左右，山區(qū)與平原間地形變化急驟，沒有明顯緩沖地段。由西向東，可分為山前沖、洪積扇平原和沖積、湖積平原兩部分，二者基本上以滏陽河為界。滏陽河以西稱為滏西平原區(qū)，面積3229km2，海拔高程一般在75—40m之間，坡度2.5‰—1‰。滏陽河以東為黑龍港平原和滹滏平原（簡稱滏東區(qū)）。黑龍港平原面積4934km2，主要是古黃河與海河水系長期泛濫淤積而成，地勢平坦，坡度1/10000左右，高程多在35—30m之間，最低處24m。滹滏平原面積748km2，環(huán)境與黑龍港平原類似。本區(qū)主要種植小麥、玉米、棉花和谷子等。

1.2 降水量時空分布及年內(nèi)分配。邢臺屬暖溫帶大陸性季風型氣候，四季分明，全市多年平均年降水量530.6mm（1956—1997年系列）。干旱指數(shù)1.5—2.9之間，平原大于山區(qū)。降水量區(qū)域分布不均，山區(qū)大于平原。降水量年內(nèi)分配集中，全年降水的75—80%形成于6—9月的汛期。降水量年際變化大，單站年降水量最大最小之比，山區(qū)一般在5—9倍，平原3—6倍。全市多年平均年徑流深44.1mm，折合年徑流量5.49億m3，其時空分布和變化特點與降水相似，但更顯劇烈。

2、土壤水資源評價原理

2.1 土壤水資源的概念及其特點。土壤水資源作為土壤層內(nèi)經(jīng)常參與陸地水分交換水量，特別是根系帶中能為植物所利用并可恢復的水量。它表現(xiàn)為土壤水分不斷補給與消耗的動態(tài)水量，與常用的土壤儲水能力、土壤儲水量以及土壤有效水分等有所不同。

土壤水是四水轉(zhuǎn)化的中樞，無論是灌溉水，還是天然降水，都要轉(zhuǎn)化為土壤水后才能被作物根系吸收。我們把可被作物根系吸收利用的地表淺層土壤空隙中的水稱為土壤水資源。土壤水資源，通過“土壤水庫”的調(diào)節(jié)被植物連續(xù)不斷的利用。土壤水的補給來源主要為大氣降水、農(nóng)田灌溉、地下水補給和大氣中的水汽凝結(jié)，而其消耗主要為植物蒸騰和土壤蒸發(fā)。土壤水資源具有與其它資源不同的特點：其一，土壤水普遍存在于陸地表面的土壤中，具有分布的廣泛性和連續(xù)性，使土壤水資源得到充分的利用；其二，土壤水資源更新更快，具有不斷補給與排泄的動態(tài)特征；

2.2 土壤水量平衡方程。在天然狀態(tài)下，土壤水份循環(huán)過程中，不斷得到大氣降水和凝結(jié)水的補給，又以植物蒸騰和土壤蒸發(fā)形式不斷消耗；當土壤含水量超過田間持水量時，以重力水形式補給地下水；當蒸發(fā)使土壤含水量小于田間持水量，地下水埋深小于極限埋深時，又會從地下水得到補充。因而，在某一時段ΔT內(nèi)土壤水量平衡方程為：

由于

所以

式中：—某一時段內(nèi)土層蓄水變量（mm）；P—降水量（mm）；Ps—降水滯留在土壤中的水量（mm）；ε—地下水通過毛管輸送到土壤中的水量（mm）；Ep—雨期蒸發(fā)量（mm）；Cm—大氣中或表層土壤顆粒間的水汽（mm）；Pz—植物截留量（mm）；Rs—降水產(chǎn)生的地面徑流量（mm）；Pγ—降水入滲補給地下水量（mm）；E—土壤蒸發(fā)量（mm）；T—植物蒸騰量（mm）；取一年為周期，在一年內(nèi)土壤水的總蓄水變量為

Σ

3、土壤水資源的評價方法

3.1 評價范圍。由土壤水資源的含義可知，土層中經(jīng)常參與陸地水分交換的那部分動態(tài)水量作為評價對象。從土壤水分在垂直剖面上的變化情況，可以確定其變化范圍，但在不同地區(qū)，不同土壤巖性情況下，其評價范圍不同。根據(jù)對本區(qū)土壤水分垂直變化規(guī)律分析，發(fā)現(xiàn)位于地表至以下130cm深度土層間的土壤水分，常處于不斷的補給、蒸發(fā)動態(tài)中，該土層以下的土壤水分基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 地下水對土壤水的補給量。當?shù)叵滤惠^高時靠毛管力的作用，潛水水分不斷上移，形成對土壤水的補給，最終通過植物蒸騰和土壤蒸發(fā)消耗。地下水對土壤水補給量即為潛水蒸發(fā)量。潛水蒸發(fā)量隨著土壤性質(zhì)、土壤表層的蒸發(fā)強度、植物生長狀況及地下水埋深等變化。土壤表層蒸發(fā)強度越大，地下水埋深越淺時，地下水對土壤水的補給量越大；反之則越小。當?shù)叵滤裆畲笥跇O限埋深時，其補給量為零。另外，有作物時的地下水補給量要比對無作物時大。

地下水對土壤水的補給量，可通過地中蒸滲儀等實驗裝置求得，無實驗資料的地區(qū)，可借用經(jīng)驗公式或其他方法求得。根據(jù)對本站幾年地中蒸滲儀的潛水蒸發(fā)資料分析，推出了本站無作物條件小的潛水蒸發(fā)計算公式：

式中：ε-潛水蒸發(fā)量（mm）；ε0-水面蒸發(fā)量（E601）（mm）；Δ-地下水埋深（m）；d-本年度最大埋深。

4、總補給量及其評價

由上述分析可知，土壤水的總補給量包括降水對土壤水的補給量、地下水對土壤水的補給量以及大氣凝結(jié)水量，其和即為土壤水資源量。典型年土壤水資源量為495.3～542.8mm，流域分區(qū)平均土壤水資源量為513.5mm。降水直接補給是土壤水資源的主要來源，占總補給量的58%，地下水對土壤水的補給量、大氣凝結(jié)水次之。從其總量來看，接近于多年平均降水量，其更新周期和年內(nèi)分配過程與降水過程基本一致。

參考文獻：

[1]馮謙誠，王煥榜.土壤水資源評價方法的探討[J].水文，1990（4）：28-32.