東營市近十年土壤墑情分析

袁鵬杰，孫 超

（東營市水文中心，山東 東營 257000）

0 引言

土壤墑情，是指土壤濕度的情況［1］。土壤濕度即土壤的實際含水量，可用土壤含水量占烘干土重的百分數表示。土壤墑情受到氣象、土壤、地形、農業等多種因素共同影響。土壤墑情監測可以為農田灌溉提供依據，防止干旱，促進農業綠色可持續發展，建設高效節水農業。本文根據東營市近十年實測墑情數據分析當地墑情與種植條件和前期降水的關系。

1 東營市概況

東營市位于山東省北部黃河三角洲地區，黃河在東營市境內流入渤海。東營市地處中緯度，背陸面海，受亞歐大陸和西太平洋共同影響，屬暖溫帶大陸性季風氣候，基本氣候特征為冬寒夏熱，四季分明。境內南北氣候差異不明顯。多年平均氣溫13.2 ℃，無霜期206 天，≥10℃的積溫約4300 ℃，可滿足農作物的兩年三熟。

東營區由于特殊的地理位置，土壤是由黃河水攜帶泥沙填海造陸發育而成。成陸時間較短，土層淺且地下水位高。加上海潮倒灌侵襲，土壤鹽堿化程度較高，一般表層含鹽量在0.49%～0.8%，最高可達2.2%以上，不利于農業發展。全市土壤分為褐土、砂姜黑土、潮土、鹽土及水稻土五個類別。褐土主要分布于小清河以南區域，是全市糧棉菜高產穩產區。砂姜黑土主要分布于小清河南褐土區的低洼處，適種小麥、玉米、高粱等淺根作物，是相對較有潛力的土壤類型。潮土是全市主要耕種土壤，經耕作改良適種小麥、玉米、棉花等作物。鹽土在近海呈帶狀分布，自然植被有蘆葦、黃須菜、茅草、蒿子等。水稻土主要分布于利津、墾利老稻區，經多年水耕熟化，初步具備幼年水稻土的特征。

本文選用義和莊、利津、永安鎮、王營、石村五個均勻分布于東營市的墑情站。義和莊、利津、永安和王營站土質為潮土，其中利津和義和莊站以粉砂、粉土成分為主；永安和王營站以粉質粘土、粘土沉積為主，雨季易積水，且沼澤連綿。石村站土質為褐土，成分以粉質粘土為主。

2 數據與方法

2.1 數據

本研究采用東營市義和莊、利津、永安鎮、王營、石村五個水文站2010年～2019年10年的實測墑情數據和降水數據。墑情數據為每年3 月1 日～11 月1 日，每月1 日、11 日、21 日對各站采樣地塊小麥、玉米、棉花等不同農作物在10 cm、20 cm和40 cm 深度的土壤進行人工監測?？紤]到植物根系對土壤水的影響，通過對實測的三層土壤含水量進行加權平均求整層土壤含水量，權重與地塊種植作物有關，見表1。其中義和莊、永安鎮、王營、石村站均有降水量資料，利津站沒有降水量資料，采用臨近的汀河站降水量代替。

表1 不同農作物對應各層土壤含水量所占權重

2.2 方法

本研究采用的研究方法為相關性分析，以相關系數量化變量之間的相關關系。相關系數是用以反映變量之間相關關系密切程度的統計指標，按積差方法計算，以兩變量與各自平均值的離差為基礎，通過兩個離差相乘來反映兩變量之間相關程度。計算公式如下：

通過顯著性檢驗判斷變量之間是否存在顯著相關。本研究選取相關檢驗的閾值為0.05，如果P 值小于0.05，理論上認為變量之間存在顯著相關，反之，如果P 值大于0.05，理論上則認為變量之間不存在顯著相關。

3 研究結果

3.1 土壤墑情與種植條件的關系

東營市主要種植的農作物為小麥、玉米和棉花。一個地塊上同一年可以輪番種植小麥和玉米。小麥一般在10 月份播種，次年3 月～4 月份大規模春灌，導致種植地塊普遍偏濕。5 月份后，麥地進入成熟期，灌溉停止，土壤含水量大幅度下降。6 月份收割小麥后開始種植玉米，這段時間農作物需水量較大，農業用水主要來源于天然降水，若當年汛期長期不降雨則采用人工灌溉。10 月份玉米成熟收割玉米，繼續種植小麥。棉花生長期相對玉米長，若當年該地塊種植棉花一般不再種植其他農作物。種植棉花用水相對玉米偏少。

通過對5 個墑情站近10年實測墑情數據與種植農作物對比分析，本研究發現種植棉花時的土壤含水量相對玉米偏大，說明玉米根系需要吸收更多的水分。若當年為偏旱年份，種植棉花能更有效的利用水資源。

3.2 土壤墑情與前期降水的關系

研究表明前期氣象條件會對土壤含水量產生影響[2]。一般來說前期降雨對當地土壤含水量影響較大。圖1 為利津站2017年3 月1 日～11 月1 日的土壤含水量及降水量圖，可以看出3 月～4 月，土壤偏濕是由于春灌，與降水相關性不大，6 月進入汛期后，土壤含水量對前期降水具有明顯反饋。如果前期發生降水會引起土壤含水量的升高，如果天氣異常長時間沒有降水，則會引起土壤含水量的下降。汛期過后，降水量偏少，加上光照、蒸發、風速等因素綜合影響[3]。

圖1 利津站2017年土壤含水量及降水量圖

為量化東營市墑情與前期降水的相關關系，分別計算義和莊、利津、永安鎮、王營、石村5 個墑情站實測土壤含水量與其前期累積降水的相關系數。通過優化計算，發現土壤含水量與前10 天累計降水量存在明顯相關關系。計算結果見表2。經檢驗10 cm 深度處的土壤含水量和平均土壤含水量都與前10 天的累計降水量存在顯著相關（p 值<0.05）。

表2 土壤含水量與前期降水關系

其中，利津和王營站相關性更明顯，利津站土壤以粉砂、粉土成分為主，王營站土壤以粉質粘土、粘土沉積為主，持水性較強，前期降水對其有更明顯的影響。在這種土質條件下種植小麥和玉米有助于減少灌溉，合理利用水資源。

圖2 土壤含水量與前10 日累計降水量相關性圖

4 總結

（1）東營市主要種植的農作物為小麥、玉米和棉花。一般小麥和玉米同一年種植，棉花單獨種植。在農作物不同的生長期內，當地土壤墑情會受到農業灌溉及作物生長用水的影響。3月～4 月份大規模春灌，會導致種植地塊普遍偏濕。5 月份停止灌溉，農作物進入成熟期，土壤含水量大幅度下降。不同農作物種類根系耗水量不同，也會對土壤墑情產生影響，種植棉花時的土壤含水量相對玉米偏大。

（2）前期降水會對土壤墑情產生影響。進入汛期后，土壤含水量對前期降水具有明顯反饋。義和莊、利津、永安鎮、王營、石村5 個墑情站實測土壤含水量與其前10 天累計降水量均存在顯著相關關系。受地形和土質的影響，利津和王營站土壤含水量與前期降水的相關性相比其他站更為明顯。

（3）通過對東營市土壤墑情與種植條件和前期降水的關系分析，本研究建議降水偏多的年份種植小麥和玉米，降水偏少的年份種植棉花，利津、王營站等持水性較強的土質種植小麥和玉米，義和莊、永安鎮、石村站等持水性偏弱的土質種植棉花，有利于減少灌溉，合理利用水資源，促進農業綠色可持續發展，建設高效節水農業。