东营市近十年土壤墒情分析

袁鹏杰，孙 超

（东营市水文中心，山东 东营 257000）

0 引言

土壤墒情，是指土壤湿度的情况［1］。土壤湿度即土壤的实际含水量，可用土壤含水量占烘干土重的百分数表示。土壤墒情受到气象、土壤、地形、农业等多种因素共同影响。土壤墒情监测可以为农田灌溉提供依据，防止干旱，促进农业绿色可持续发展，建设高效节水农业。本文根据东营市近十年实测墒情数据分析当地墒情与种植条件和前期降水的关系。

1 东营市概况

东营市位于山东省北部黄河三角洲地区，黄河在东营市境内流入渤海。东营市地处中纬度，背陆面海，受亚欧大陆和西太平洋共同影响，属暖温带大陆性季风气候，基本气候特征为冬寒夏热，四季分明。境内南北气候差异不明显。多年平均气温13.2 ℃，无霜期206 天，≥10℃的积温约4300 ℃，可满足农作物的两年三熟。

东营区由于特殊的地理位置，土壤是由黄河水携带泥沙填海造陆发育而成。成陆时间较短，土层浅且地下水位高。加上海潮倒灌侵袭，土壤盐碱化程度较高，一般表层含盐量在0.49%～0.8%，最高可达2.2%以上，不利于农业发展。全市土壤分为褐土、砂姜黑土、潮土、盐土及水稻土五个类别。褐土主要分布于小清河以南区域，是全市粮棉菜高产稳产区。砂姜黑土主要分布于小清河南褐土区的低洼处，适种小麦、玉米、高粱等浅根作物，是相对较有潜力的土壤类型。潮土是全市主要耕种土壤，经耕作改良适种小麦、玉米、棉花等作物。盐土在近海呈带状分布，自然植被有芦苇、黄须菜、茅草、蒿子等。水稻土主要分布于利津、垦利老稻区，经多年水耕熟化，初步具备幼年水稻土的特征。

本文选用义和庄、利津、永安镇、王营、石村五个均匀分布于东营市的墒情站。义和庄、利津、永安和王营站土质为潮土，其中利津和义和庄站以粉砂、粉土成分为主；永安和王营站以粉质粘土、粘土沉积为主，雨季易积水，且沼泽连绵。石村站土质为褐土，成分以粉质粘土为主。

2 数据与方法

2.1 数据

本研究采用东营市义和庄、利津、永安镇、王营、石村五个水文站2010年～2019年10年的实测墒情数据和降水数据。墒情数据为每年3 月1 日～11 月1 日，每月1 日、11 日、21 日对各站采样地块小麦、玉米、棉花等不同农作物在10 cm、20 cm和40 cm 深度的土壤进行人工监测。考虑到植物根系对土壤水的影响，通过对实测的三层土壤含水量进行加权平均求整层土壤含水量，权重与地块种植作物有关，见表1。其中义和庄、永安镇、王营、石村站均有降水量资料，利津站没有降水量资料，采用临近的汀河站降水量代替。

表1 不同农作物对应各层土壤含水量所占权重

2.2 方法

本研究采用的研究方法为相关性分析，以相关系数量化变量之间的相关关系。相关系数是用以反映变量之间相关关系密切程度的统计指标，按积差方法计算，以两变量与各自平均值的离差为基础，通过两个离差相乘来反映两变量之间相关程度。计算公式如下：

通过显著性检验判断变量之间是否存在显著相关。本研究选取相关检验的阈值为0.05，如果P 值小于0.05，理论上认为变量之间存在显著相关，反之，如果P 值大于0.05，理论上则认为变量之间不存在显著相关。

3 研究结果

3.1 土壤墒情与种植条件的关系

东营市主要种植的农作物为小麦、玉米和棉花。一个地块上同一年可以轮番种植小麦和玉米。小麦一般在10 月份播种，次年3 月～4 月份大规模春灌，导致种植地块普遍偏湿。5 月份后，麦地进入成熟期，灌溉停止，土壤含水量大幅度下降。6 月份收割小麦后开始种植玉米，这段时间农作物需水量较大，农业用水主要来源于天然降水，若当年汛期长期不降雨则采用人工灌溉。10 月份玉米成熟收割玉米，继续种植小麦。棉花生长期相对玉米长，若当年该地块种植棉花一般不再种植其他农作物。种植棉花用水相对玉米偏少。

通过对5 个墒情站近10年实测墒情数据与种植农作物对比分析，本研究发现种植棉花时的土壤含水量相对玉米偏大，说明玉米根系需要吸收更多的水分。若当年为偏旱年份，种植棉花能更有效的利用水资源。

3.2 土壤墒情与前期降水的关系

研究表明前期气象条件会对土壤含水量产生影响[2]。一般来说前期降雨对当地土壤含水量影响较大。图1 为利津站2017年3 月1 日～11 月1 日的土壤含水量及降水量图，可以看出3 月～4 月，土壤偏湿是由于春灌，与降水相关性不大，6 月进入汛期后，土壤含水量对前期降水具有明显反馈。如果前期发生降水会引起土壤含水量的升高，如果天气异常长时间没有降水，则会引起土壤含水量的下降。汛期过后，降水量偏少，加上光照、蒸发、风速等因素综合影响[3]。

图1 利津站2017年土壤含水量及降水量图

为量化东营市墒情与前期降水的相关关系，分别计算义和庄、利津、永安镇、王营、石村5 个墒情站实测土壤含水量与其前期累积降水的相关系数。通过优化计算，发现土壤含水量与前10 天累计降水量存在明显相关关系。计算结果见表2。经检验10 cm 深度处的土壤含水量和平均土壤含水量都与前10 天的累计降水量存在显著相关（p 值<0.05）。

表2 土壤含水量与前期降水关系

其中，利津和王营站相关性更明显，利津站土壤以粉砂、粉土成分为主，王营站土壤以粉质粘土、粘土沉积为主，持水性较强，前期降水对其有更明显的影响。在这种土质条件下种植小麦和玉米有助于减少灌溉，合理利用水资源。

图2 土壤含水量与前10 日累计降水量相关性图

4 总结

（1）东营市主要种植的农作物为小麦、玉米和棉花。一般小麦和玉米同一年种植，棉花单独种植。在农作物不同的生长期内，当地土壤墒情会受到农业灌溉及作物生长用水的影响。3月～4 月份大规模春灌，会导致种植地块普遍偏湿。5 月份停止灌溉，农作物进入成熟期，土壤含水量大幅度下降。不同农作物种类根系耗水量不同，也会对土壤墒情产生影响，种植棉花时的土壤含水量相对玉米偏大。

（2）前期降水会对土壤墒情产生影响。进入汛期后，土壤含水量对前期降水具有明显反馈。义和庄、利津、永安镇、王营、石村5 个墒情站实测土壤含水量与其前10 天累计降水量均存在显著相关关系。受地形和土质的影响，利津和王营站土壤含水量与前期降水的相关性相比其他站更为明显。

（3）通过对东营市土壤墒情与种植条件和前期降水的关系分析，本研究建议降水偏多的年份种植小麦和玉米，降水偏少的年份种植棉花，利津、王营站等持水性较强的土质种植小麦和玉米，义和庄、永安镇、石村站等持水性偏弱的土质种植棉花，有利于减少灌溉，合理利用水资源，促进农业绿色可持续发展，建设高效节水农业。