土壤墑情自動化監測設備應用與監測數據分析

張曉玲

（呂梁市農業農村局，山西呂梁 033000）

1 自然概況

呂梁市位于山西省中部西側，因呂梁山脈縱貫全境而得名，東部緊鄰太原市、晉中市，西隔黃河與陜北相望，南部、北部分別與臨汾市、忻州市接壤。屬溫帶大陸性季風氣候，四季分明，春季干燥，夏季炎熱，秋季涼爽，冬季寒冷，降雪稀少。年均氣溫9℃左右，由于特定的自然條件和地理因素，呂梁市“十年就有九年旱、一年還是洪水泛”，降水量年際變差大，時空分布不均，作物生育期干旱少雨，年均降水量480 mm左右。

2 政策引領

2019年，根據山西省農業農村廳《關于下達2019年中央農業生產發展和農業資源及生態保護補助資金使用計劃的通知》（晉農計財發〔2019〕36號）、山西省土壤肥料工作站《關于做好2019年旱作節水農業技術推廣工作的通知》（晉農土發〔2019〕26號）的文件精神，確定除汾陽市、中陽縣外，其余11個縣市區實施該項目，省級投資220萬元（每縣市20萬元），用于購置及運行土壤自動監測站和管式自動檢測儀等設備。建立健全土壤墑情監測網絡體系，擴大土壤墑情監測范圍，全面提升監測效率和服務能力。

3 技術要求

3.1 固定式土壤自動監測站

土壤墑情監測站是集土壤溫度濕度采集、存儲、傳輸和管理于一體的土壤墑情自動檢測系統。土壤墑情自動檢測系統長期固定在農田某一位置，可通過無線通信的方式上傳到管理平臺，管理人員利用手機或電腦可以隨時隨地查看作物種植區域實時的土壤含水量（不低于0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～100 cm）、風向風速、大氣壓、空氣濕度、土壤濕度、總參數等數據，能夠及時、準確判斷是否需要灌溉及灌溉水量等。

3.2 管式土壤墑情自動監測儀

管式土壤墑情自動監測儀能夠測量不同土層土壤含水量、土壤濕度等因子，實時進行土壤墑情數據自動采集、存儲，能夠定時將采集的信息自動上傳到全國土壤墑情監測系統及上一級土壤墑情監測系統的監測儀器。

3.3 共性要求

選擇具有代表性的地塊設立土壤墑情監測站并安裝土壤墑情監測系統。要求固定式土壤自動監測站安裝不同方位四個管式土壤墑情自動監測儀，溫度在-30℃～60℃下可以正常工作，支持手機無線移動網絡數據上傳與導出。

4 主要做法

4.1 監測點布設

充分考慮區域的主導作物、土壤類型、氣候條件、灌排條件和生產水平等因素合理布局，以縣為單元，選擇有代表性的地塊，全市設立國家級、省級監測點以及新增監測點44個。主要包括地理位置、氣候條件、土壤類型、種植制度、田間持水量、相對含水量等，采用統一編號，設立標志牌，建立監測點檔案等。

4.2 數據采集

各監測縣每年3月份開始，及時啟動土壤墑情監測工作。統一土層深度0～20 cm、20～40 cm，在每月10日和25日定期采集、測定、報送墑情與旱情監測數據，固定自動化監測設備，將土壤含水量、作物長勢、降水、灌排情況、農事措施等數據，采用無線通信方式實時上傳到錄入“全國土壤墑情監測系統”。

4.3 信息編報

市級監測機構及時收集各縣上報的數據進行梳理、歸類、匯總和墑情等級評價，撰寫墑情監測簡報。內容包括總體情況判斷、墑情分析、墑情變化趨勢預測以及對策措施建議等，向當地政府和上一級農業部門以及相關單位通過網絡、電子郵箱、手機短信、微信等形式及時發布有關土壤墑情監測簡報與旱情信息，不斷提高墑情監測的時效性。2次/月，1年發布20期以上，在一些重要的農時季節，如春播、秋種前后、作物灌漿等生育關鍵時期以及旱災突發期，及時增加發布頻率，并提出建議和對策。

4.4 逐步建立土壤墑情評價指標體系

按照耕地利用類型確定評價等級標準，根據土壤水分、作物表象、生產活動等因素綜合評價墑情等級，并逐步建立本區域墑情評價指標體系。土壤墑情評價等級分為過多、適宜、不足、干旱四個等級。

1）過多：土壤水分超過作物播種出苗或生長發育適宜含水量上限（通常土壤相對含水量大于80%）土壤水分飽和，田間出現積水，對作物播種或生長產生不利影響。

2）適宜：土壤水分滿足作物播種出苗或生長發育需求（通常土壤相對含水量60%～80%），有利于作物正常生長。

3）不足：土壤水分低于作物播種出苗或生長生育適宜含水量的下限（通常土壤相對含水量50%～60%），不能滿足作物生長需求，生長發育受到影響，短期可能會出現卷葉、萎蔫等現象。

4）干旱：土壤水分供應不足（通常土壤墑情相對含水量低于50%），干土層深5 cm以上，作物生長發育受到危害，葉片會出現萎蔫、干枯等（表1）。

表1 呂梁市主要作物土壤墑情評價指標體系

5 墑情監測數據分析

根據2021年土壤墑情監測結果顯示，全市1月份土壤耕層已封凍，2月份0～20 cm、20～40 cm，北部山區部分未解凍，其他縣墑情等級為適宜。進入3月份，我市春耕春播工作陸續展開，3月份0～20 cm、20～40 cm墑情等級為適宜。4月份，全市平均降水量為15.8 mm，比去年同期23.4 mm減少32%，0～20 cm、20～40 cm大部土壤墑情等級為適宜，南部地區墑情不足。5月份，全市平均降水量為46.3 mm，比去年同期37.6 mm增長23%，0～20 cm、20～40 cm土壤含水量基本適宜。

6月份，全市平均降水量60.2 mm，基本與去年持平，0～20 cm、20～40 cm土壤墑情不足。7月份，全市平均降水量58.2 mm，比去年同期100.1 mm減少42%，0～20 cm、20～40 cm大部土壤墑情等級顯示不足或干旱。8月份，全市平均降水量為54.4 mm，比去年同期105.2 mm減少48%，0～20 cm、20～40 cm土壤墑情等級為干旱或不足。而處于作物生長關鍵期的5～8月份，氣溫高，日照充足，作物需水較多，此時的降水對農業生產影響很大，有“夏至雨點值千金”之說。

9月份，全市平均降水量為99.8 mm，比去年同期70.9 mm增長41%。10月2～7日，我市遭遇一次罕見的汛期外秋季暴雨，降雨量大，持續時間長，全市平均降水量超過200 mm以上，田間積水嚴重，墑情等級顯示為過多，給即將展開的秋收、秋播工作帶來了不利影響。

6 農事建議

6.1 科技引領

根據不同區域的氣候、水資源、立地條件大力推廣寬膜多壟溝、滲水地膜覆蓋、探墑溝播、集雨補灌、滴灌、微噴灌、膜下滴灌水肥一體化等旱作農業技術推廣應用，改善土壤保水性能，達到蓄水保墑、改土培肥的效果。

6.2 示范帶動

為提高作物抗旱能力，在旱作區示范推廣秸稈覆蓋保墑、少耕穴灌、抗旱品種、精制有機肥、配方肥、保水劑、植物生長調節劑、增效劑、長效肥料、菌肥等，增強抗旱能力，確保穩產豐產。

圍繞干旱這一影響農業發展的主要因素，在汾陽市三泉鎮郭家莊村示范推廣玉米抗旱抗逆新技術133.33 hm2，施入含量為22-12-6配方肥40 kg/667m2+含氮磷鉀5%、有機質45%的精制有機肥120 kg/667m2模式，增產玉米52 kg/667m2，133.33 hm2總增產玉米10.4萬kg，總增收24.96萬元，取得了顯著的經濟效益。同時，土壤蓄水保墑能力、水資源利用率和土地利用率均得到提高。

6.3 田間管理

及時進行查苗補苗，確保已出苗的春播作物正常生長。結合天氣情況、土壤墑情、植株長勢等，適時適量進行中耕除草追施氮肥，減少土壤水分蒸發。

6.4 部門聯動

積極與氣象、水利等部門溝通配合，利用一切可能氣象條件實施人工增雨和人工降雨作業，增加有效降水，改善土壤墑情。