衡水市土壤墒情变化规律研究

袁子琦

衡水市土壤墒情变化规律研究

袁子琦

（河北省衡水水文勘测研究中心，河北 衡水 053000）

选取衡水市2017—2021年15个土壤墒情监测站点的原始资料，结合同期的降水数据，计算5年内土壤含水率的年平均值，发现降水量是影响年际土壤含水率变化的主要因素；计算出5年内相同监测时间的土壤含水率平均值、5年内月平均土壤含水率，发现年内土壤含水率变化与降水量变化基本一致；将衡水市分为东北部、中部、西南部三个区域，计算各区域每个县（市、区）的月平均土壤含水率，并与衡水市多年月平均土壤含水率对比，发现东北部土壤含水率高于西南部，中部土壤含水率居中。分析衡水市土壤墒情变化规律，有利于指导农业生产、合理利用水资源等工作。

土壤墒情；土壤含水率；降水量；衡水市；变化规律

近年来，随着全球气候变暖、经济社会飞快发展以及人口的迅速增长，干旱灾害的影响范围呈现出由贫水区扩展到丰水区、由部分地区延伸至全国的趋势，干旱缺水引起的各种损失也越来越严重。衡水市作为一个典型的资源型缺水城市，亩均水资源量十分紧缺，远远不能满足农业灌溉的需求，仅为76 m3/亩。但是衡水又是一个典型的以农业为主的城市，主要种植小麦、玉米等高耗水农作物，农业灌溉是这两种农作物不同阶段用水的主要来源，宝贵的地下水资源被大量消耗。高耗水作物的大面积种植，与水资源严重短缺的矛盾日益突出。全市用水量的80%用于农业灌溉，只有在不影响农作物正常生长的前提下减少农业灌溉用水，才有可能从根本上改变衡水市水资源严重短缺的现状。在现代农业中，旱情管理系统准确有效地对土壤含水量进行监测、分析是推行精量灌溉技术、提高水资源利用率的基础。而对一定范围内的土壤墒情进行实时监测和预测预报，并依照其制定灌溉计划、区域调水、配水方案，则是防旱抗旱的重要手段之一[1]。在日常工作中，应该结合降水、农业灌溉、蒸发、渗漏等因素，按照所掌握的土壤墒情变化规律，及时预报出即将发生的洪涝或者干旱灾害并提出应对措施；对已经发生的洪涝或干旱灾害及时找到解决措施。当发现干旱的趋势时，及时开展农业灌溉或者人工增雨工作；合理调度水资源，做到既能缓解旱情，又能节约水资源。本文分析了近5年衡水市土壤墒情变化规律并进行原因分析，通过研究分析衡水市土壤墒情变化规律，揭示了研究区域土壤墒情随时间、空间变化的规律，为现实工作中土壤墒情预报工作提供了依据，对农业合理灌溉也有一定指导作用。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

衡水市位于河北省东南部平原地区，处于东经115°10′～116°34′，北纬37°03′～38°23′之间，南北方向最长距离为125.3 km，东西方向最宽距离为98.1 km，衡水市行政区域面积8815 km2。东部与沧州市和山东省德州市毗邻，西部与石家庄市接壤，南部与邢台市相连，北部同保定市和沧州市交界。流经衡水境内有滹沱河、滏阳河、滏阳新河、滏东排河、南运河等9条较大河流。

衡水市属大陆季风气候，为温暖半干旱型气候类型。春季干旱少雨，夏季潮湿闷热，秋季秋高气爽，冬季雨雪稀少，年平均气温13.0℃。全国第二次土壤普查显示，衡水市共有3个土纲，4个土类，7个亚类，26个土属，111个土种。面积最大为潮土土类。衡水市潮土亚类，是农用土地的主要土壤类型。该地区土层深厚，主要为轻壤土，也有部分黏质土和砂质土，质地丰富多样[2]。

1.2 土壤墒情监测情况

衡水市共有15个土壤墒情监测站，且站点分布均匀，每个县（市、区）均有监测站点。监测时间为每年的3月至11月，常规监测时间为每月的1日、11日、21日，遇到降水或者灌溉等特殊情况按要求进行加测。监测内容主要有土壤含水率、降水情况、地下水埋深以及作物生长情况等。每年的12月至次年的2月，田间土壤处于封冻期，所以不再进行监测。

土壤含水率垂向布设测点的深度和数量，根据观测点土层厚度、观测目的、水文地质条件等决定。研究区域土壤墒情监测采用10 cm、20 cm、40 cm三点法。

1.3 土壤墒情计算方法

研究区域采用烘干称重法进行土壤监测。取30 g土样装入铝盒内称重后，放入100～105℃的烘箱内烘烤4 h以上，加盖冷却至室温后再次进行称重。根据计算出的样本土壤含水率推求测点土壤平均含水率，计算公式如下：

2 结果与分析

2.1 土壤墒情年际变化规律研究

降水量是影响衡水市土壤含水率年际变化的主要因素，丰水年的土壤含水率远大于枯水年的土壤含水率。现选取衡水市2017—2021年15个旱情监测站的土壤含水率原始资料，通过计算得出10 cm、 20 cm、40 cm三个测深土壤含水率以及垂线平均土壤含水率的年平均值，并统计出衡水市2017—2021年的年平均降水量，进行对比分析，并绘制相关变化图，详细见图1。

图1 衡水市2017—2021年平均土壤含水率及降水量变化

由图1可以看出，降水量对衡水市土壤含水率年际变化的影响十分明显。2017—2020年土壤含水率变化相对稳定，2018年开始土壤含水率有所下降，2019年达到五年内最低值，之后2020年开始逐渐变大，年降水量变化趋势与之相同。2021年土壤含水率明显增大，为五年来最高，10 cm、20 cm、40 cm测深以及垂线平均土壤含水率分别为21.78%、20.32%、20.97%、21.03%。相应的2021年衡水市降水量也为五年来最大，数值为840.00 mm，高于多年平均值63.4%。不同测深土壤含水率不同主要是由于土壤墒情具有明显的剖面层次性差异，受气候、作物、农业措施的影响所致。由此可得出结论，衡水市土壤含水率年际变化趋势与降水量变化趋势基本一致。

2.2 土壤墒情年内变化规律研究

衡水市年内土壤含水率变化主要影响因素有降水、蒸发、渗漏以及灌溉，其中降水影响最为明显[3]。现选取衡水市2017—2021年15个旱情监测站的土壤墒情原始资料，先后算出每个测次的土壤含水率平均值、每月的土壤含水率平均值、月平均降水量，进行对比分析，并绘制10 cm、20 cm、40 cm以及垂线平均含水率及降水量变化图，详见表1、图2。

表1 衡水市2017—2021年平均土壤含水率

由表1、图2可以看出，10 cm、20 cm、40 cm测深以及垂线平均土壤含水率在年内逐月变化规律基本一致。3—6月份降水量逐月增加，但土壤含水率却呈降低趋势。这是因为虽然降水量逐渐增加，但降水量并不大，仍处于相对较低的水平，并且蒸发量随着气温的升高越来越大，蒸发造成的失墒并不能完全由降水引起的增墒弥补，因此3—6月份土壤含水率逐渐降低。6月上旬的土壤含水率达到了全年最低值，10 cm、20 cm、40 cm埋深以及垂线平均土壤含水率分别为12.79%、12.74%、14.01%、13.08%。进入主汛期后，7、8月份的雨量大幅度增大，降水总量为280.40 mm，占全年总降水量的53.88%，土壤含水率也随着降水量的增加迅速增大，8月下旬就已经达到全年最高值，10 cm、20 cm、40 cm埋深以及垂线平均土壤含水率分别为23.95%、22.18%、22.10%、22.83%。9月份开始，降水量逐渐变小，土壤含水率也逐渐变小，但由于主汛期的积累使得9月初的土壤含水率仍处于一个相对较高的水平。虽然秋季土壤含水率呈降低趋势，但总体来看依然比春季土壤含水率偏高。由于研究区域气候特点，12月份开始土壤处于封冻状态，蒸发量小，直至来年2月份，这期间土壤含水率基本变化不大，处于一个相对稳定的状态。根据2017—2021年期间11月21日和次年3月1日的原始数据，计算得出数值相差在±1.87以内。

图2 衡水市2017—2021年多年月平均土壤含水率及降水变化

2.3 土壤墒情空间变化规律研究

衡水市处于平原地区，由于降水量、灌溉情况、土壤类型以及农作物种植等因素的影响，不同地区的土壤含水率变化情况也存在一定规律。所以，土壤墒情变化除时间变化规律外，也存在空间变化规律。

将衡水市2017—2021年15个墒情监测站的原始资料汇总整理，按地域分布划分为东北部（安平县、饶阳县、武强县、阜城县）、中部（深州市、武邑县、景县）、西南部（桃城区、冀州区、枣强县、故城县），计算出2017—2021年衡水市月平均土壤含水率以及各县（市、区）月平均土壤含水率，并按分区绘制成过程线图进行对比，详见图3、图4、图5。

图3 衡水东北部县（市区）多年月平均土壤含水率过程线

图4 衡水中部县（市区）多年月平均土壤含水率过程线

图5 衡水西南部县（市区）多年月平均土壤含水率过程线

由图3可以看出，除阜城县个别月份外，衡水市东北部各县（市、区）月平均土壤含水率均高于平均值；由图4可以看出，武邑县月平均土壤含水率除个别月份外均略高于平均值，深州市月平均土壤含水率除个别月份外均略低于平均值，景县月平均土壤含水率均略低于平均值，所以衡水市中部各县（市、区）月平均土壤含水率与平均值相差不大；由图5可以看出，除冀州区、枣强县个别月份外，衡水市西南部各县（市、区）月平均土壤含水率均小于平均值。

通过分析以上过程线图可知，衡水市土壤含水率在空间上的变化规律大致为东北部最高、中部居中、西南部最低。分析为滹沱河生态引水、清凉江引黄入冀等引水工程使得地下水位回升，对土壤含水率有一定的积极影响。个别地区或者月份规律性不强，考虑为土壤类别、降水量、灌溉等因素影响。但总体不难看出，东北部土壤含水率高于西南部，中部含水率居中。

3 结论

通过整理、计算衡水市2017—2021年15个土壤墒情监测站点的原始资料，从时间、空间两个角度分析衡水市土壤墒情变化规律，得到以下结论：从年际角度分析，降水量是影响衡水市土壤墒情变化最明显的因素；从年内角度分析，衡水市土壤墒情的变化与年内降水量的变化基本一致，土壤含水率最低的月份为5、6月份，最高的为7、8月份，春季的土壤含水率低于秋季土壤含水率；从空间角度分析，衡水市土壤含水率的变化规律为东北部高于西南部，中部居中。

[1] 张彦增,乔光建,崔希东.衡水市水文水资源分析与综合利用[M].北京:中国水利水电出版社,2017.

[2] 王春泽,乔光建.河北水文基础知识与应用[M].北京:中国水利水电出版社,2012.

[3] 于广英.衡水市土壤墒情变化特征分析[J].水科学与工程技术,2015(1):19-21.

Analysis on Change Rule of Soil Moisture in Hengshui City

YUAN Ziqi

(Hengshui Hydrological Survey and Research Center of Hebei Province, Hengshui, Hebei 053000, China)

Based on the original data of 15 soil moisture monitoring stations in Hengshui from 2017 to 2021, combined with the precipitation data of the same period, the annual average value of soil moisture content in five years is calculated. It is found that precipitation is the main factor affecting the annual change of soil moisture content. The average soil moisture content in the same monitoring time in 5 years and the monthly average soil moisture content in 5 years are calculated. It is found that the change of soil moisture content is basically consistent with the change of precipitation in the year. Hengshui City is divided into three regions: the northeast, the central part and the southwest. The monthly average soil moisture content of each county (city, district) is calculated, and compared with the average monthly soil moisture content of Hengshui City in many years. It is found that the soil moisture content in the northeast is higher than that in the southwest, and the soil moisture content in the central part is in the middle. The analysis of the law of soil moisture change in Hengshui City is conducive to guiding agricultural production and rational use of water resources.

soil moisture; soil moisture content; precipitation; Hengshui City; change rule

10.3969/j.issn.1673-2065.2023.01.002

袁子琦，女，河北衡水人，工程师。

S152.7

A

1673-2065(2023)01-0006-05

2022-09-01

（责任编校：李建明 英文校对：李玉玲）