□王志華（河南省開(kāi)封水文水資源勘測(cè)局）

1 土壤墑情監(jiān)測(cè)的目的、意義

土壤墑情是指土壤中水分的含量及被作物利用的程度。可用土壤含水率、土壤相對(duì)濕度、土壤總水分貯存量及土壤有效水分等一系列指標(biāo)來(lái)描述。長(zhǎng)期以來(lái)，土壤墑情信息最重要的要素土壤含水量監(jiān)測(cè)站很少，導(dǎo)致土壤含水量信息緊缺，而墑情和旱情及其發(fā)展趨勢(shì)是同氣象條件、土壤的物理特性、土壤的水分狀態(tài)，作物種類及其生長(zhǎng)發(fā)育狀況密切相關(guān)的。因此可以認(rèn)為，氣象條件、土壤的物理特性、土壤水分狀態(tài)、作物種類及生長(zhǎng)發(fā)育狀況是墑情和旱情監(jiān)測(cè)的五大要素。墑情與旱情的監(jiān)測(cè)有十分重要的意義，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）為抗旱對(duì)策的制定提供依據(jù)；（2）為農(nóng)業(yè)技術(shù)的實(shí)施提供依據(jù)；（3）為農(nóng)業(yè)技術(shù)的水資源利用成效評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

2 土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的必要性

開(kāi)封市屬暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)型氣候，四季分明，春季干旱多風(fēng)沙，夏季炎熱多雨，秋季涼爽宜人，冬季寒冷少雪。多年平均降水量為662.80mm，變率為21%，屬全省變率高值區(qū)，降水多集中在夏季的7、8月份，約占年降水量的65%以上，冬季降水量最少，約占年降水量的10%左右。年平均蒸發(fā)量則由東南往西北遞增，即由1600mm~2000mm。5月、6月兩個(gè)月蒸發(fā)量最大，占全年蒸發(fā)量的25%～30%，12月、1月兩個(gè)月蒸發(fā)量占全年蒸發(fā)量的5%～10%。

旱災(zāi)是開(kāi)封市最主要的自然災(zāi)害之一，不僅經(jīng)常發(fā)生全區(qū)性的嚴(yán)重干旱，而且?guī)缀跄昴甓加谐潭炔煌牡貐^(qū)性、季節(jié)性的干旱發(fā)生。每一次重大旱災(zāi)的發(fā)生都給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)極大的影響，旱災(zāi)的防治工作顯得十分重要。

通過(guò)土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的完善建設(shè)，對(duì)開(kāi)封市各縣區(qū)土壤墑情情況進(jìn)行長(zhǎng)期持續(xù)的監(jiān)測(cè)，并在得到大量詳實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行科學(xué)的分析，建立可靠的數(shù)學(xué)分析預(yù)測(cè)模型，就可使抗旱向防旱轉(zhuǎn)變，在旱情未來(lái)臨之前，根據(jù)系統(tǒng)做出的預(yù)測(cè)，進(jìn)行有目的性的灌溉。如此，不僅能確?！叭r(nóng)”工作平穩(wěn)可持續(xù)發(fā)展、推動(dòng)開(kāi)封經(jīng)濟(jì)建設(shè)的騰飛，而且是踐行科學(xué)發(fā)展觀和落實(shí)國(guó)策的得力舉措。因此，完善土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是十分必要的。

3 開(kāi)封市土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀

開(kāi)封市原有人工墑情監(jiān)測(cè)站5處，每月逢“1”監(jiān)測(cè)，如遇旱情再逢“6”加測(cè)、如遇大的旱情則每天監(jiān)測(cè)。2011年3月，5處人工墑情監(jiān)測(cè)站全部改造成了自動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)站，另新設(shè)自動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)站6處，計(jì)11處自動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)站；另配備有移動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)設(shè)備一套（每天可監(jiān)測(cè)2~3個(gè)縣區(qū)），所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)未進(jìn)行系統(tǒng)處理，無(wú)預(yù)報(bào)功能。

4 土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完善建設(shè)實(shí)施方案

4.1 墑情信息采集

合理布設(shè)土壤墑情監(jiān)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)《土壤墑情監(jiān)測(cè)規(guī)范》（SL364-2006）對(duì)墑情站網(wǎng)密度的規(guī)定，開(kāi)封市轄區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)立20處墑情監(jiān)測(cè)站，就目前開(kāi)封市墑情站網(wǎng)密度而言，遠(yuǎn)不能掌握和反映整個(gè)開(kāi)封市轄區(qū)內(nèi)土壤墑情狀況。在原有墑情站網(wǎng)的基礎(chǔ)上（自動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)站11處），按行政區(qū)域和單站控制耕地面積相結(jié)合的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取，同時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮站點(diǎn)布設(shè)區(qū)域的地貌、土壤、氣象和作物分布情況，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)具有區(qū)域土壤巖性、農(nóng)作物類型的代表性，再勘察增設(shè)9處移動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并購(gòu)置監(jiān)測(cè)車1輛，移動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)設(shè)備2套，以滿足墑情監(jiān)測(cè)所必需的時(shí)效性。

若出現(xiàn)持續(xù)無(wú)雨日，在墑情常規(guī)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上（逢“1”監(jiān)測(cè)），在每個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)加測(cè)1-3次。如重要的農(nóng)時(shí)季節(jié)春播和秋種前后，或作物灌漿等生長(zhǎng)關(guān)鍵時(shí)期和連續(xù)出現(xiàn)旱情等，要增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)和加密監(jiān)測(cè)次數(shù)。

4.2 墑情數(shù)據(jù)傳輸入庫(kù)

實(shí)現(xiàn)已采集到墑情數(shù)據(jù)傳輸入庫(kù)，需要三部分軟件系統(tǒng)：

4.2.1 墑情數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)儲(chǔ)程序

數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)儲(chǔ)系統(tǒng)用來(lái)接收處理墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站所采集到的信息并將其處理存入系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)庫(kù)的程序。該系統(tǒng)能通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)區(qū)域的遙測(cè)墑情數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收，能讀取監(jiān)測(cè)站遙測(cè)設(shè)備的狀態(tài)信息數(shù)值。20處墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)該程序即可存入服務(wù)器原始數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，本系統(tǒng)具備對(duì)漏報(bào)數(shù)據(jù)的召測(cè)功能，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺失現(xiàn)象，即可馬上通過(guò)召測(cè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的即時(shí)傳輸。

4.2.2 墑情數(shù)據(jù)輸入程序

使用該程序，可將移動(dòng)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸入窗口輸入到服務(wù)器原始數(shù)據(jù)庫(kù)中，供下一步數(shù)據(jù)處理使用。

4.2.3 土壤墑情監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本信息錄入程序

土壤墑情監(jiān)測(cè)點(diǎn)建立后，應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本情況進(jìn)行調(diào)查，并填寫土壤墑情監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本情況表。將降水量、灌溉水量記載、土壤水分測(cè)定結(jié)果、土壤性狀、土壤最大持水量、凋萎含水量和作物生長(zhǎng)發(fā)育階段的需水特征全部輸入服務(wù)器分析數(shù)據(jù)庫(kù)，以備土壤墑情評(píng)價(jià)使用。

4.3 墑情數(shù)據(jù)處理入庫(kù)

墑情監(jiān)測(cè)中心的原始數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)各種渠道接收的各監(jiān)測(cè)站的墑情信息是實(shí)時(shí)信息，要對(duì)這些信息進(jìn)行分析，還必須通過(guò)墑情數(shù)據(jù)處理入庫(kù)程序，將其導(dǎo)入到分析數(shù)據(jù)庫(kù)中。墑情數(shù)據(jù)處理入庫(kù)程序具備功能如下：

（1）對(duì)所有原始數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性分析、排錯(cuò)和分類整理。

（2）按實(shí)時(shí)墑情數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，把墑情信息寫入墑情監(jiān)測(cè)中心實(shí)時(shí)墑情數(shù)據(jù)庫(kù)各實(shí)時(shí)表中；當(dāng)寫入墑情監(jiān)測(cè)中心實(shí)時(shí)墑情數(shù)據(jù)庫(kù)失敗時(shí)，系統(tǒng)具備緩存能力。

（3）具有信息處理、錯(cuò)誤分析處理、數(shù)據(jù)管理維護(hù)等功能。

（4）該程序必須保證數(shù)據(jù)信息的時(shí)效性，有新的墑情信息到來(lái)，必須在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)、及時(shí)處理，該程序24 h不間斷運(yùn)行。

4.4 墑情數(shù)據(jù)分析

通過(guò)墑情數(shù)據(jù)分析程序，實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）根據(jù)《土壤墑情監(jiān)測(cè)規(guī)范》（SL364-2006）對(duì)土壤干旱程度的判定，確定每處墑情監(jiān)測(cè)點(diǎn)旱情及相應(yīng)范圍。

（2）根據(jù)已有分析數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，給出土壤墑情評(píng)價(jià)，繪制土壤墑情變化曲線。分類建立以雨量、蒸發(fā)、溫度、濕度、氣壓、風(fēng)力等為參數(shù)的墑情~時(shí)間關(guān)系曲線，如圖1所示；建立在持續(xù)無(wú)雨天氣形勢(shì)下的土壤墑情漸變數(shù)學(xué)模型。

5 土壤墑情監(jiān)測(cè)成果的預(yù)報(bào)與發(fā)布

圖1 墑情評(píng)價(jià)曲線示意圖

土壤墑情監(jiān)測(cè)成果的預(yù)報(bào)是指在某一地區(qū)，開(kāi)展實(shí)時(shí)墑情預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)未來(lái)旱情發(fā)展的情況，為抗旱指揮提供可靠的決策信息，是實(shí)現(xiàn)作物適時(shí)適量灌溉的基礎(chǔ)。土壤墑情預(yù)報(bào)主要包括增墑?lì)A(yù)報(bào)和退墑?lì)A(yù)報(bào)。增墑即土壤水的增長(zhǎng)過(guò)程，退墑即土壤水的消退過(guò)程。開(kāi)封市土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)完成后，可依據(jù)實(shí)時(shí)采集的土壤墑情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，判斷作物用水情況，建立高準(zhǔn)確度土壤墑情與灌溉預(yù)報(bào)的模型，以實(shí)現(xiàn)作物用水信息實(shí)時(shí)管理。

監(jiān)測(cè)成果的預(yù)報(bào)與發(fā)布：（1）根據(jù)天氣形勢(shì)，適時(shí)加密墑情測(cè)次，并及時(shí)將監(jiān)測(cè)結(jié)果整理匯總，然后依據(jù)土壤墑情變化曲線、以雨量、蒸發(fā)、溫度、濕度、氣壓、風(fēng)力等為參數(shù)的墑情~時(shí)間關(guān)系曲線，在持續(xù)無(wú)雨天氣形勢(shì)下的土壤墑情漸變數(shù)學(xué)模型等進(jìn)行墑情分析及旱情預(yù)報(bào)。（2）監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)成果將以短信、圖表和簡(jiǎn)報(bào)等方式迅速發(fā)送到相關(guān)部門。

土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程詳見(jiàn)圖2。

圖2 土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)開(kāi)封市土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立完善，對(duì)于防止該市農(nóng)業(yè)旱情的發(fā)生、指導(dǎo)農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)和進(jìn)行適時(shí)適量灌溉具有重要的作用。

[1]開(kāi)封市水利局.開(kāi)封市水資源公報(bào)（2013年）[R].開(kāi)封：開(kāi)封市水利局，2014.

[2]土壤墑情監(jiān)測(cè)規(guī)范（SL364-2006）[S].中華人民共和國(guó)水利部,2007.