沧州市土壤湿度变化特征分析

2012-09-18熊孟琴

地下水 2012年2期

熊孟琴

(河北省沧州水文局，河北沧州061000)

近年来，沧州市十年九旱，干旱已成为威胁我市农业生产的重要气象灾害，而土壤湿度是反映土壤干旱的重要指标，因此，研究沧州市土壤分布情况、土壤湿度变化特征对于本地区的农业抗旱增收意义重大。文中主要从凋萎系数、土壤容重、田间持水量、土壤相对湿度几方面分析了沧州市的土壤情况及土壤相对湿度与降水量和蒸发量的关系。

1 沧州市土壤概况

1.1 沧州市概况

沧州市地处河北省东南部，位于北纬37°28'～38°57'、东经 115°42'～117°50'之间，下辖十七个县(市区)，全市总面积14056 km2，海岸线总长95.3 km。沧州市属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，冬夏长、春秋短。春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季气候凉爽，冬季寒冷少雪。全市多年平均降水量551.1 mm，年际变化较大，年内分配不均，80%的降水量集中在6～9月份，地区分布自西向东逐渐增大，多年平均蒸发量1264 mm。

沧州市全区耕地面积763.62千公顷，农作物有小麦、玉米、棉花、豆类、谷类、高粱、花生、油料、甘薯等，冬春季主要作物为小麦，夏秋季主要作物为玉米和棉花。

1.2 土壤质地

土壤质地指人对于土壤粗细程度的感觉，即指土壤中各粒级的土粒所占的质量百分比。土壤质地根据土粒的大小即粒级划分为砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土、粘土6类。沧州市土壤质地大部分为砂壤土和轻壤土，少数县市部分乡镇有重壤土、粘土和砂土，沧州市土壤质地分布情况见图1。

1.2 干容重

根据沧州市19处监测站干容重监测成果，10 cm、20 cm、50 cm三个土层土壤干容重在1.35～1.55g/cm2之间，10 cm、20 cm土层相差不大，50 cm土层由于土质黏性增大、团聚较好，干容重相对较小，变化幅度在0.1g/cm2以内。

1.3 土壤水常数

1.3.1 凋萎系数

凋萎系数是作物经过长期干旱后，因吸水不足以补偿蒸腾消耗而发生叶片萎蔫时的土壤含水量，是作物能利用水分的下限。凋萎系数随土壤深度逐渐增大，沧州市地属东部平原区，凋萎系数随深度变化不明显，10～50 cm土层在6%～7%之间。

图1 沧州市土壤质地分布图

1.3.2 重量田间持水率

田间持水量是土壤所能稳定保持的最高土壤含水量，是对作物有效的最高的土壤水含量。

由于砂壤土、轻壤土土壤质地较多，沧州市运东地区土壤重量田间持水量普遍较小，在24%～26%之间，其余县市重量田间持水量在26%～30%之间。

由于深层土壤多重壤土和粘土，持水能力高于表层，因此随着土层浓度的增加，田间持水量也增加，土层深度10～20 cm重量田间持水量在23%～26%之间，土层深度30～50 cm重量田间持水量在26%～33%之间。

2 土壤相对湿度变化特征

2.1 资料选取

本次分析是根据农业气象观测规范所测定的土壤田间持水量、土壤容重，利用土壤墒情监测规范所规定的土壤相对湿度的计算方法进行分析计算。资料采用2003－2010年沧州市全市18处监测站点的旱地作物地块(无灌溉)，3－6月份和9－11月份(非封冻期和非主汛期)每旬逢一的人工烘干法监测资料，监测土层为10、20、50 cm，地下水位深度大于2m。

2.2 土壤相对湿度变化特征

2.2.1 空间分布

沧州市2003～2010年全市平均相对湿度为64.6%。青县西部与沧县北部交界处，平均相对湿度较大，最大点达到75%，海兴县东南部、献县西南部也有部分区域平均相对湿度受到70%以上，孟村、东光及吴桥的部分区域相对湿度低于60%，孟村南部最低，为55.6%，其他区域相对湿度平均值在60%～65%之间，见图2。

图2 沧州市多年平均土壤墒情分布图

沧州市2003～2010年全市10 cm土层平均相对湿度为61.3%，20 cm土层为63.2%，50 cm土层为69.3%，相对湿度从10 cm向50 cm呈递增趋势。11%的监测地块多年平均相对湿度小于60.0%，39%的监测地块10cm土层多年平均相对湿度小于60.0%，22%的监测地块20 cm土层多年平均相对湿度小于60.0%，11%的监测地块50cm土层多年平均相对湿度小于60.0%，全土层多年均值和各土层多年单值均大于50.0%。

由于各土层土质不同，持水差别大，重壤土和粘土相对湿度大，砂壤土、轻壤土和中壤土相对湿度则较小。全土层多年均值最大地块相对湿度为74.5%，最小为54.0%;10cm土层多年均值最大地块相对湿度为69.4%，最小为53.4%;20 cm土层多年均值最大地块相对湿度为72.1%，最小为54.5%，;50 cm土层多年均值最大地块相对湿度为83.4%，最小为54.0%。

2.2.2 时间变化

1)年变化

从图3可看出，多年均值分层明显，10 cm、20 cm、平均值、50 cm呈递增趋势。2004年各土层平均值最大为69.4%，2005年平均最低为59.1%，其他年份平均相对湿度在60%～69%之间;2009年10 cm土层平均值最大为66.5%，2005年平均最低为54.7%，其他年份10 cm平均相对湿度在55%～66%之间;2009年20 cm土层平均值最大为67.6%，2005年平均最低为57.0%，其他年份20 cm平均相对湿度在57%～67%之间;2004年50 cm土层平均值最大为73.9%，2005年平均最低为65.6%，其他年份50 cm平均相对湿度在65%～72%之间。

图3 沧州市年平均土壤相对湿度变化图

2)月变化

沧州市各土层土壤相对湿度月平均值变化(见图4)，10 cm、20 cm、平均值、50 cm呈递增趋势，50 cm月平均值最高，在65%～73%之间，10 cm月平均值最低，在57%～68%之间。3－6月份平均相对湿度呈下降趋势，6－9月呈上升趋势，9－11月呈下降趋势。6月份各土层平均相对湿度最低，9月份最高。

图4 沧州市月平均土壤相对湿度变化图

3)封冻期变化

土壤封冻期一般在12月份和次年1、2月份，根据11月21日与次年3月1日监测数据比较，反映封冻期土壤相对湿度变化情况。10cm封冻期平均减小3.1%，20 cm平均减小0.9%，50 cm平均减小3.2%，土层平均减小2.4%。

4)主汛期变化

7、8月份降雨多，土壤相对湿度变化大。根据6月21日与9月1日监测数据比较，反映主汛期土壤相对湿度变化情况。10 cm主汛期平均增加7.8%，20 cm平均增加8.7%，50 cm平均增加6.3%，平均增加7.6%。

2.3 降水量和蒸发量影响

土壤平均相对湿度能够反映土壤水分变化情况，沧州市历年降水量、蒸发量与相对湿度相关变化见图5。从图中可看出，降水量大的年份，蒸发量小，土壤相对湿度大，年降水量小的年份，蒸发量大，土壤相对湿度小，降雨量与相对湿度呈正相关，与水面蒸发量呈负相关。2004年为特例，2003年10月15日全市普降大暴雨，全市平均降雨量达到150 mm，土壤全部饱和，因此2004年降水量虽然不大，但受上年度降水影响，全年土壤墒情良好，平均土壤墒情增大很多。

3 结论

沧州市区域内多为壤土，少数区域为砂土和粘土，土层深度不同，土质不一样;土壤凋萎系数6%～7%之间;沧州市运东地区土壤重量田间持水量普遍较小，在24%～26%之间，其余县市重量田间持水量在26%～30%之间，土层深度10～20 cm重量田间持水量在23%～26%之间，土层深度30～50cm重量田间持水量在26%～33%之间;土壤容重1.35～1.55g/cm3之间，50 cm土层干容重相对较小;沧州市2003－2010年全市各土层平均相对湿度为64.6%，最大点75%，最小点55.6%，其他区域相对湿度平均值在60%～65%之间，10 cm土层平均相对湿度为61.3%，20 cm土层为63.2%，50 cm土层为69.3%，相对湿度从10 cm向50 cm呈递增趋势;2004年各土层平均值最大为69.4%，2005年平均最低为59.1%，其他年份平均相对湿度在60%～69%之间;3－6月份平均相对湿度呈下降趋势，6－9月呈上升趋势，9－11月呈下降趋势。6月份各土层平均相对湿度最低，9月份最高;封冻期土层相对湿度平均减小2.4%;主汛期平均增加7.6%;降雨量与相对湿度呈正相关，与水面蒸发量呈负相关。