陕西省渭南地区土壤墒情变化规律分析

2015-07-25赵文旭

陕西水利 2015年6期

关键词：渭南蒸发量墒情

◎赵红赵文旭

1 概况

渭南市是陕西省下辖的一个地级市，位于陕西省东部，因位于渭河南岸得名。渭南市地处渭河平原东部，以渭河为轴线，形成南北两山、东西两塬和中部平川五大地貌类型区。

渭南地区土地广阔，气候温和，光照充足，降水适中，可耕地占总面积的96%，农业资源得天独厚，是陕西乃至全国重要的商品农业基地。“十五”期间，国家将渭南确定为全国五大商品粮基地之一。

土壤墒情是反映农作物受旱状况的一项直接的重要指标，也是分析旱情演变规律和开展抗旱灌溉的重要依据。陕西省水文局于2009年5月开始墒情监测工作，目前在全省共布设41处墒情监测站，其中渭南市6处。渭南地区土壤墒情监测站网分布情况详见表1。

2 根系层土壤墒情的时程变化规律

我局一直采用时域反射（TDR）法和烘干法同步进行墒情监测工作，因此本文采用两种方法监测数据共同分析比较。

渭南地区6个墒情监测站中，主要以状头、澄城和富平3站数据为例进行分析研究。一般农作物根系的深度主要集中在地表下20cm左右，因此研究20cm埋深处的土壤墒情变化特征，对农业灌溉和农业生产意义重大。以状头等3站2014年全年测得的20cm监测数据（烘干法和TDR法）为参考，绘制出3站2014年20cm的土壤墒情变化曲线，如图1～图3所示。由图1～图3可以看出，状头等3站20cm土壤墒情全年变化主要分为A、B、C3个阶段。

A阶段属于土壤墒情缓慢变化阶段。这一阶段在时间上主要包括冬季末（1月）和春季（2月、3月、4月）。在此期间，随着气温逐渐上升，受冻地面渐渐解冻，降雨量和蒸发量也有所增加，土壤水分值有了变化，但变化过程较为缓慢。

B阶段属于土壤墒情变化剧烈阶段。这一阶段在一年中所占的时间最长，主要处于夏、秋季（5月上旬～10月上旬）。在此期间，降雨量、蒸发量和作物的吸收量都大于其他两个阶段。在降水丰沛时，土壤水分值会大幅上升；在温度高、日照强、作物需水量大时土壤水分值又会大幅下降。土壤水分增减日间幅度变化较大。

C阶段属于土壤墒情稳定阶段。这一阶段主要包括秋季末（10月中下旬）和冬季（11月～12月）。在此期间，随着温度降雨量和蒸发量都逐渐减小，尤其当气温低于0℃以后，土壤表面受冻冻结，土壤水分基本处于自我调整阶段。由于受土壤水分自身重力的影响，土壤水分会沿着土壤空隙缓慢地向下层渗入，从而造成这一阶段土壤水分总体趋势是略微下降。

表1 陕西省水文局渭南地区土壤墒情监测站网统计表

图1 状头20cm土壤墒情变化趋势线

由表2中可知，状头等3站10cm、20cm、40cm土层含水量烘干法数值均值呈减小趋势，TDR法呈增大趋势，烘干法与TDR法变化趋势相反；变异系数两种方法都较大，基本都是10cm最大。不同埋深的土壤墒情变化情况如图4所示。从图中可以直观地看出，土层越深处，土壤水分变化幅度越小；越浅处，土壤水分变化幅度越大。

图2 澄城20cm土壤墒情变化趋势线

图3 富平20cm土壤墒情变化趋势线

3 土壤墒情的垂向变化规律

土壤含水量的所有样本数据可以从集中趋势和离散趋势两个方面描述它的平均水平与变异性。反映数据集中趋势的指标包括均值、中位数等，反映离散趋势的指标包括样本最大最小值、方差、标准差和变异系数等。

4 自然因素对土壤墒情的影响

4.1 降水对土壤墒情的影响

大气降水是土壤水分的主要来源。土壤水分状况的好坏与降水量密切相关。以富平站为例，通过2014年的土壤墒情监测，由图5可以看出，降水量较少时，土壤含水量偏低，降水量较大时，土壤含水量基本随着降水量的增加而增大。降水量与土壤含水量变化趋势比较一致，呈正相关。

4.2 蒸发对土壤墒情的影响

水分的蒸发与温度密切相关，温度直接影响土壤水分中的蒸发速度，从而造成土壤墒情变化。由于缺乏具体的温度资料，所以以该站时段蒸发量来侧面反映温度对土壤墒情的影响。以状头站为例，通过2014年的土壤墒情监测，由图6可以看出，冬季低温时土壤表层封冻，受冻后聚墒的影响，土壤失墒较为缓慢，蒸发量与土壤含水量变化趋势较一致，呈正相关；而在春夏秋季，温度逐渐升高又降低，蒸发量也呈现逐步增大又减小的趋势，在这个阶段蒸发量与土壤含水量变化趋势相反，呈负相关。从图6还可以看出，10cm土层含水量受蒸发影响更大一些，土层浅更不易聚墒。

4.3 土壤质地对土壤墒情的影响

土壤质地不同，其蓄水能力和持水能力不同，含水量也不同。砂土含沙粒多，粒间孔隙一般较大，水分很容易渗入。因为空隙大，水蒸气极易迅速从土壤中扩散出来。因此，砂土蓄水能力弱，蒸发快，排水容易，抗旱力很弱。黏土由于粒间空隙很小，所以水分进入土壤后，渗漏很慢，保水力强，水分蒸发较慢。壤土同时含有适量的砂粒、粉粒和黏粒，所以蓄水力、保水力、排水能力和蒸发速度都介于砂土和黏土之间，对一般农业生产来说是较为理想的土壤，渭南地区多为此类土壤。由图7可见渭南地区三种土壤质地的平均含水量变化特点：黏土和壤土平均含水量较高，说明黏土和壤土的保水性能较好；砂土平均含水量较低，说明砂土的保水性能较差。