錦州地區春旱頻率分析與對策

于德龍，高淑梅

(葫蘆島市建昌縣凌河保護區管理局，遼寧葫蘆島125300)

錦州地區春旱頻率分析與對策

于德龍，高淑梅

(葫蘆島市建昌縣凌河保護區管理局，遼寧葫蘆島125300)

春旱的發生主要與氣候、土地因素有關，其干旱程度則主要取決于土地水份與農作物的需水要求。錦州地區屬于溫帶季風型大陸性氣候，降水量集中在7-8月份。文章首先分析了錦州地區春季氣候干旱規律和春季土壤干旱規律，最后提出了緩解錦州地區春季干旱的5點對策。

氣候干旱規律;土壤干旱規律;氣候要素;對策

0 前言

春旱的發生主要與氣候、土地因素有關，其干旱程度則主要取決于土地水份與農作物的需水要求。

1 春季氣候干旱規律

錦州屬于溫帶季風型大陸性氣候，降水量集中在7—8月份，秋雨不多變化大，冬季少雨干燥。本文將利用1952—2002年的氣象資料分析錦州地區春季氣候干旱規律。由于錦州目前農業生產大部分以一季旱作物為主，主要農作物高粱、玉米、大豆、棉花、花生等適宜播種期是4月中下旬，因此本文將著重分析4月11日—5月10日的氣候特點和干旱頻率［1］。

1.1 各季主要氣候要素

氣候要素的多年平均值見表1。

在一年的各季中，以春季風速最大，日照最多，相對濕度冬春二季都很小。

1.2 各季降水的年際變化及年內分配規律

影響氣候干濕的最重要因素是降水。錦州降水的多年變化規律見表2。

表1 各地氣候要素(多年平均值)

表2 降雨年際變化

錦州各季降雨的年際變化都是較大的。從表2中可以看出春雨少而變化大，最多年與最少年相差40倍。對于P=50%的水平年，春季3個月的總雨量僅有74.7 mm，P=75%的一般干旱年(相當于4 a一遇干旱)僅有50.9 mm，滿足不了農業生產的需要。降雨年內分配規律如表3。

表3 雨季多年平均分配率

一年之中冬季雨量最少，多年平均僅有11.8 mm，占全年雨量的2%。春季雨量次之，多年平均雨量82.1 mm，占全年雨量的13.7%。

1.3 干旱指數

干旱指數是反映氣候干旱程度的綜合指標。其值為蒸發能力與同期降雨之比。當干旱指數大于1，即蒸發能力大于降雨時，表示為干旱氣候，指數越大干旱程度越嚴重。反之亦然。本文用E601型蒸發皿代替蒸發能力，其蒸發量值由20公分小皿蒸發的蒸發量乘以0.7系數換算而來。錦州季、月多年平均干旱指數計算成果見表4。

表4 錦州干旱指數多年平均值

從表4可以看出，在一年之中只有7、8二月干旱指數＜1，屬濕潤氣候，其他各月均為干旱氣候，其中以冬季最干，春季次之。在適宜播種期4月11日—5月10日，多年平均的干旱指數高達5.79，即此期間的最大可能蒸發力比降雨幾乎大6倍。

1.4 適宜播種期間的降雨特點

1.4.1 水量小年際變化大

此期間多年平均降水量是31 mm，偏差系數Cv=0.83，年際變化大。P=90%10 a一遇大旱年雨量僅有6 mm;P=75%4 a一遇旱年雨量僅有12.6 mm;P=50%平水年雨量也不過24.3 mm。

1.4.2 大部分年份雨量小于多年平均值

對比播種期和夏季多年降水的經驗機率密度圖就可以發現，在夏季，多年之中接近平均雨量的年份多，集中在圖形的中部;而在播種期，則小于平均值的年份偏多［2］。從1952年至今的54 a播種期，降雨＜30 mm的年份達29 a，占60%。

1.4.3 在播種期內對播種有效的降水次數少

4.11—5.10期間分級降雨次數及雨量多年平均值見表5。

表5 4.11—5.10期間分級降雨次數及雨量多年平均值

從表5中可以看出:在4月11日—5月10日的30 d中，多年平均每年有5.9 d雨日，其中以小雨雨日為主。日雨量＞5 mm和10 mm的有效降水日數一共才有1.9 d。但是＞10 mm和5 mm的雨量占此期間總雨量的81.3%。可見對播種真正有意義的只是日雨量 ＞5 mm，特別是日雨量 ＞10 mm的一、二次降雨。

1.5 適宜播種期的氣候干旱頻繁

在4月11日—5月10日期間，自1952年以來的54 a中，各種降水量的發生年數和＞10 mm的降雨次數見表6。

表6 播種期內不同降水量的出現機率

表7 播種期內＞10mm雨日的出現機率

如果播種期內雨量以＜40 mm為旱，＜20 mm為大旱。則春旱頻率為77.1%，其中大旱頻率為37.5%。

如果播種期內僅有1次＜10 mm降雨為旱，沒有為大旱，則春旱頻率為72.9%，其中大旱頻率為45.8%。

如果將上述兩種標準都考慮:即在播種期內降雨＜40 mm或僅有一次中雨為旱，降雨＜20 mm或沒有中雨為大旱，則春旱頻率為83.3%，其中大旱頻率為50%。也就是說在錦州的適宜播種期內，5 a之中有4 a發生干旱。而嚴重干旱平均每2 a就有一次。

通過以上分析可以看出，錦州春季特別是在播種期內，風速大，蒸發能力強，而且雨量小，變化大，這些都充分說明錦州春季氣候干旱是頻繁的嚴重的。

2 春季土壤干旱規律

春季直接影響農作物播種的是土壤干旱。土壤干旱不僅與氣候因素有關，而且在很大程度上取決于土壤的構成。主要討論20 cm以內耕作層的土壤干旱規律。

2.1 錦州土壤類別及特點

在土壤區劃上錦州屬于遼西走廊黃土及草甸土區。市內耕地可化為五類。其中黃沙土占43%，河淤土占26%，黃土占19%，黑土占9%，堿土占3%。

黃沙土主要分布在全市山區崗地，母質以花崗巖為主，屬沙壤土性質，土層薄保水保肥差，有機質含量＜1%，水土流失嚴重。

河淤土主要分布在平原區沿河兩岸，母質為沖積物，屬壤土性質，土層厚保水保肥，有機質含量為1.5～2%，地下水位一般3～4 m，具有旱澇保收的優點。

黃土和黑土在山丘和平原都有分布。母質為洪積及坡積次生黃土黏土性質，具有一定保水保肥能力，但因土質黏重，地下水補給條件差，怕旱而且春季一般不返漿。只是黑土較黃土有機質含量高。

錦州各種土壤的耐旱能力以北寧平原區河淤土最好，黑山黃土次之。凌海、義縣山丘區黃沙土最差。山丘區與平原區土壤的耐旱差異有著明顯的地域分帶性。

2.2 錦州土壤水分年內變化規律

根據“錦州土壤水分變化規律的探討”一文論證土壤水分年內變化有如下規律:

夏季6—8月，降水量396.5 mm(占全年雨量的66%)，蒸發能力409.4 mm，干旱指數為1.03。其中7、8兩月降水量更為集中，干旱指數最小為0.71。此時期土壤水分積累大于消耗，是全年之中土壤的高濕階段。土壤水分的全年最高值一般出現在8月上旬。此時期又是土壤水分最活躍時期，一方面，土壤補水最多，另一方面，因氣溫高，作物需水多，土壤蒸發，作物蒸騰損耗也最大，同時土壤下滲水對于地下水的補給也很活躍。

秋季9—11月，降水量110 mm(占全年雨量的18.3%)蒸發能力351 mm，干旱指數2.23。10月以后土壤裸露，土壤水分蒸發較多。此時期土壤水分消耗大于積累，但仍是土壤濕潤時間。秋季土壤水分主要取決于秋雨的多少以及時段上的分布。秋雨的大部分補充了土壤水分，而且通過封凍將水分保存下來。秋雨的時段分配特點是前期多，后期少，如果封凍前有較大降雨，則封凍期土壤水分就明顯增加，對農業生產十分有利。總之，秋季土壤水分及秋雨對來年春季土壤水分影響較大。

冬季12—2月，降水量11.8 mm(占全年雨量的2%)，蒸發能力99.4 mm，干旱指數8.42。在全年中，冬季是最干旱的季節，降雨最少，蒸發也最少，再加上土壤封凍，土壤水分消耗也最少，因此是土壤水分的穩定時期。冬季降水少，多為固態而且又分為數次降落，一般年份積雪厚度小，經風吹日曬幾天就融化蒸發了，不能直接補充土壤水分，對冬墑春墑影響不大，冬季土壤水分另一個特點是上、下層土壤含水量變化很小。40 cm以內各層土壤含水量變化一般不超過1%。歷年平均興城開始結凍日期是11月20日—12月10日。

春季3—5月，降水量82.1 mm(占全年雨量的13.7%)，蒸發能力429.5 mm，干旱指數5.23，平均風速4.1 m/s，其中適宜播種期4月11日—5月10日，降水量31 mm(占全年 5.2%)，蒸發能力179.4 mm，干旱指數5.8，平均風速4.4 m/s。春季的風速蒸發能力都是全年最大的，但降雨少而且變化大，春季土壤水分特點是:①消耗大于積累。在一年之中，春季土壤水分是最低的。一般年份土壤含水量低于5%的干土層3～4 cm，嚴重干旱年份可超過8～10 cm。②春雨雨量小，多被截流在耕作層內，底墑補不上水。對于壤土，當干土層厚在10 cm以內時，大約每1 mm降雨可消除1 cm干土層。③上下層土壤水分梯度差比冬秋季大2～3倍。耕層土壤水分在降雨后消耗很快，一般＜20 mm降雨，五、六天就被蒸發掉。④春墑的好壞不僅與春雨有關，還直接與秋雨和封凍時土壤水分狀況有密切關系。而春雨對春墑的影響。隨底墑不同而異。當底墑不好時，春雨較好也可能出現旱象。⑤早春土壤返漿時期上層水分重新分配，不受降雨影響。錦州歷年平均5～20 cm解凍時期是3月12日—3月30日。化通期3月31日，返漿期一般在3月中旬至4月上旬，此期間土壤中固態水變成液態水，在蒸發因子影響下，水分向地表移動，使表土層墑情好轉，使表層干土層由厚變薄。

2.3 春季土壤水分的年際變化

據錦州氣象站1991—2004年平原壤土墑情資料分析，4月份土壤含水量平均值的年際變化見表8。

表8 錦州4月份土壤含水量平均值的年際變化

對山區沙壤土目前因無長期觀測資料，還難以進行年際變化的定量分析。但據短期資分料析，山區墑情僅是平地墑情的1/2～2/3，山地墑情的年際變化大更是無疑的。

據錦州農科院測定，種子出苗最低土壤水分界限見表9。

表9 種子出苗最低土壤水分界限

據錦州農業氣象試驗站測定:沙質壤土不同水分與高粱、玉米的出苗關系見表10。

表10 沙質壤土不同水分與高梁玉米的出苗關系

從表8～表10對比看，錦州平原壤土區P=50%春季耕層土壤含水量為14.9%，對高粱玉米在出苗最低水份界限以上，但不能滿足出苗需水要求。而山區沙壤土耕層含水量則大部分年份不能滿足種子需水要求。

2.4 春季土壤水分與春雨及上年秋雨的關系

春旱的主要標志是耕層土壤水份偏低。影響土壤水分多少的因素除了土壤的構成外，主要與春雨和上年秋雨的多少及其時段分布有關。為了找出影響春雨發生的主導因素，1991—2004年14 a的錦州平原壤土的4月份耕層墑情，同期雨量，上年秋雨雨量及由綜合指數法確定的春旱順序按大小年份分別進行了排列(序號小的表示旱情重，墑情低，雨量小)，見表 11。

表11 錦州春旱按重、輕排行的年份順序

從表11看，用綜合指數法分析，2003年春旱最嚴重，除5公分墑情好于2001、2004年外，其他耕層墑情都低。但2003年的春雨不是最少的，而上年秋雨很少。因此2003年春旱主要是由上年秋雨少引起的。排在第二位的2004年春旱是春雨和上年秋雨都少，但主要是由于春雨偏少而引起的。排在第三位的2001年春旱則主要是春雨稀少而引起的。因此對于保水能力較好的壤土，春雨和秋雨都可能是引起春旱的主導因素。但是對于保水能力差的沙壤土，引起春旱的主導因素則是主要是春雨。

春雨及秋雨對各層土壤春季墑情的影響是不同的。根據1991年以來的春墑與春雨、春墑與上年秋雨的相關分析成果，春雨主要影響10 cm以內的土壤水分，而秋雨則主要影響10 cm以下的土壤水份，見表12。

表12 春季墑情與降雨相關系數(r)成果表

對4月份各旬墑情與秋雨進行相關分析不僅進一步證明了上述情況，而且還證明在4月上旬的土壤返漿期內，各層土壤均與秋雨相關不密切(與春雨也無關)，見表13。

表13 各時期春墑與秋雨相關系數(r)成果表

2.5 春季土壤干旱的類型及發生頻率

春季土壤水份與春雨和上年秋雨都有關，因此土壤春旱有3種類型:①春雨和上年秋雨都偏少，土壤表墑都差的春旱;②春雨差、秋雨好，土壤表墑差底墑好的春旱;③春雨好、秋雨差，土壤表墑好而底墑差的春旱。根據雨量資料分析，自1952年以來的54 a中，錦州各類形式春旱的發生年數及機率，見表14。

表14 錦州各類形式春旱的發生年數及機率

在54 a間，3種類型干旱共發生了46 a，占95%。因此可以說春旱是幾乎年年發生。

在3種類型中，以秋春雨都少的春旱最為嚴重。秋雨好春雨差類型的春旱，由于平原壤土有保水能力，表墑不足可以由底墑補給，相對來說旱情較輕。但這種類型的春旱對于山丘沙壤土區的影響則是很嚴重的。因此平原沙壤土區的嚴重春旱頻率是31%，即3 a一次嚴重春旱。而山丘沙壤土區的嚴重春旱頻率是68%，即3 a之中有2 a是嚴重春旱。

3 錦州地區春季干旱的對策

3.1 春旱必抗

1)錦州春旱既頻又嚴重，義縣山區及凌海北部丘陵地區差不多10 a十春旱。平原區黑山、北寧也是3 a一旱，春旱嚴重影響了農業生產。

2)錦州的花生、棉花等經濟作物面積較大，而且大部分集中在山丘區。這些作物種子萌發期需水較多，而且種子成本高，用量大，只有經過抗旱，一次播種保全苗才有保證。

3)隨著農業科技的發展，要求作物在適宜播種期內播完。錦州的適播期:春小麥3月中旬，玉米是4月中下旬，高粱、棉花是四月下旬，花生是5月上旬。這段春雨和土地墑情不能滿足各種作物在播種期內的需水要求，必須通過抗旱播種獲得糧食的增產。

3.2 春旱能抗

首先錦州地區的節水灌溉技術發展較快，近年來通過國家投資群眾自酬修建低壓管灌工程幾萬畝，噴灌2萬hm2(包括移動式)，發展水澆地13.33萬hm2。山丘區發展庫、塘、井、窯工程累計1200項。這些措施對于春播抗旱用水，經過努力是完全可以解決的。

據調查，春播期土地需要補充水分主要是10 cm以內的表土層。對于壤土、沙壤土，10 cm內土層每畝耕地提高1%的含水量大約需要補水1 t左右。在一般年份，提高土地表層含水量4% ～5%。即可滿足播種需要。抗旱用水一般是75 t/hm2左右。

3.3 山丘地區是抗旱的重點

錦州大部分為丘陵地區、山丘區面積較大、土地差、旱情重、水源少、經濟作物多是抗旱的重點區域。抗旱的重點作物是棉花、花生，其次是大豆、高粱。玉米應適時早播，盡量搶早春墑，爭取少抗旱。

山丘區的沙地土一般難保住秋墑，同時山丘區水利工程少，水源也不足，一般不具備冬灌條件。因此山丘區春季抗旱措施應以補水為主。同時注意保住早春返漿水。

山丘區抗旱補水方法，由于水源工程少，目前主要靠車拉、人提，因此加強山丘缺水區的抗旱水源建設是很重要的。

用大口井小機泵抗旱的經濟效果也是明顯的，幾種抗旱辦法的比較見表15。

表15 錦州常見的幾種抗旱方法

大口井和小機泵除了用于抗旱外，還能用于山區果樹灌溉，效果同樣很好。

3.4 平原壤土區抗旱應以保水為主、補水為輔

錦州的北寧、黑山平原壤土區，土質好，保水能力強，一般地下水位在3 m左右，而且機械化程度較高。這些地區的抗旱，對于充分利用土壤水分自然資源有著重要意義。在一般年份如果把保水搞好了就不需要進行補水抗旱。因此抗旱應采取保水為主、補水為輔的方針。

在保水措施中，首先要保住秋墑。秋雨約占全年雨量的18.3%，秋墑一般也較好，由于秋雨一般集中在前期，因此保秋墑要抓“早”字。秋收前可以放大壟除大草;秋收后應及時秋翻和耙壓整地，切斷耕層土壤的毛細管，減少土壤水分的蒸發。為了保墑要注意整地質量，絕不能只翻不壓。在秋墑很差的年份實行冬灌(封凍前灌水)對增加底墑抗御來年春旱有一定作用，但一般年份實行冬灌意義不大。

做好早春保墑也十分重要。這就要保住早春化凍水和充分利用返漿水。當地化1～2寸時就應進行耙壓，當耕層化透時就立即頂漿塌壟。播種時要充分利用底墑，通過踩格子，壓碾子使土地密實，引導底墑上移。

3.5 山丘區抗旱的根本出路在于改變生態環境

錦州山丘區歷年早旱情嚴重的根本原因是水土流失的破壞。開荒、采石，過量的放牧，使植被遭到嚴重的破壞。因此必須加強水土保持工作，綠化荒山和控制水土流失。同時努力改良土壤，增加土地有機質，提高土地肥力和土地保水耐旱能力。此外在作物布局上，選擇耐旱作物和耐旱品種也是十分必要的。

［1］高西寧，劉煥莉.遼寧省近50年來春旱評估分析［J］.江蘇農業科學，2011(01):380-383.

［2］李廷全，那濟海，王萍.松嫩平原近年春旱特點淺析［J］.中國農業氣象，2006，27(01):53-55.

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1007-7596(2014)06-0033-06

2014-02-18

于德龍(1972-)，男，遼寧葫蘆島人，工程師，從事水利工程管理工作;高淑梅(1973-)，女，遼寧葫蘆島人，工程師，從事水利工程設計與管理工作。