陜西省渭南地區土壤墑情變化規律分析

2015-07-25 07:54:20趙文旭

陜西水利 2015年6期

◎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。

渭南地區土地廣闊，氣候溫和，光照充足，降水適中，可耕地占總面積的96%，農業資源得天獨厚，是陜西乃至全國重要的商品農業基地。“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律和開展抗旱灌溉的重要依據。陜西省水文局于2009年5月開始墑情監測工作，目前在全省共布設41處墑情監測站，其中渭南市6處。渭南地區土壤墑情監測站網分布情況詳見表1。

2 根系層土壤墑情的時程變化規律

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

渭南地區6個墑情監測站中，主要以狀頭、澄城和富平3站數據為例進行分析研究。一般農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，對農業灌溉和農業生產意義重大。以狀頭等3站2014年全年測得的20cm監測數據（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量都逐漸減小，尤其當氣溫低于0℃以后，土壤表面受凍凍結，土壤水分基本處于自我調整階段。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土壤墑情監測站網統計表

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律

土壤含水量的所有樣本數據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。反映數據集中趨勢的指標包括均值、中位數等，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。以富平站為例，通過2014年的土壤墑情監測，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。

4.2 蒸發對土壤墑情的影響

水分的蒸發與溫度密切相關，溫度直接影響土壤水分中的蒸發速度，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量來側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，蒸發量與土壤含水量變化趨勢較一致，呈正相關；而在春夏秋季，溫度逐漸升高又降低，蒸發量也呈現逐步增大又減小的趨勢，在這個階段蒸發量與土壤含水量變化趨勢相反，呈負相關。從圖6還可以看出，10cm土層含水量受蒸發影響更大一些，土層淺更不易聚墑。

4.3 土壤質地對土壤墑情的影響

土壤質地不同，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、排水能力和蒸發速度都介于砂土和黏土之間，對一般農業生產來說是較為理想的土壤，渭南地區多為此類土壤。由圖7可見渭南地區三種土壤質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。