李春光++許夢宇++侯紅運(yùn)

摘 要：利用濟(jì)寧地區(qū)具有代表性的4種土壤質(zhì)地（壤粘土、壤土、粘土、砂土）4個(gè)站點(diǎn)濟(jì)寧、曲阜、汶上、泗水2010—2016年自動(dòng)土壤水分觀測站資料，對4種不同土質(zhì)在季節(jié)和不同深度上的變化進(jìn)行了分析，并根據(jù)土壤水分盈虧計(jì)算方法，得出不同土質(zhì)不同層次的盈虧規(guī)律。結(jié)果表明：在季節(jié)上由于土質(zhì)、降水和灌溉量的不同，各站點(diǎn)土壤水分的季節(jié)變化既有相似性，又存在著區(qū)域差異性。總的來看，土壤水分季節(jié)變化受本地區(qū)降雨的強(qiáng)烈影響，與當(dāng)?shù)亟邓竟?jié)性變化相一致。土壤水分含量隨深度增加變化幅度逐漸減少，且自上而下大致可分為3個(gè)層次，分別為活躍層（0～40cm）、次活躍層（40～60cm）、相對穩(wěn)定層（80～100cm）。不同土質(zhì)土壤水分的盈虧值出現(xiàn)的階段不同，但4—6月份各種土質(zhì)和不同層次均處于虧缺狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：土壤質(zhì)地；水分變化

中圖分類號(hào)：P426.68 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170732010

引言

土壤水分的變化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著重要作用，不同土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)影響著水分的動(dòng)態(tài)變化，對植物的生長有著重要的影響。不少學(xué)者對土壤水分在不同區(qū)域、內(nèi)容等方面進(jìn)行了研究。如李學(xué)斌研究了寧夏中部干旱帶鹽池縣封育沙地在自然狀態(tài)下的流動(dòng)沙地，對不同封育年限的封育沙地的土壤水分時(shí)空變化。楊婕等研究了不同供水條件下旱稻農(nóng)田土壤水分變化。隨著精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，將研究區(qū)域空間尺度從大尺度的省級(jí)以上區(qū)域轉(zhuǎn)向省級(jí)以下的縣級(jí)區(qū)域以及更小尺度的區(qū)域，使氣象為農(nóng)服務(wù)更好與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合。但針對濟(jì)寧地區(qū)不同土壤質(zhì)地農(nóng)田土壤水分動(dòng)態(tài)變化的研究尚未見報(bào)導(dǎo)。隨著觀測時(shí)間的延續(xù)和土壤水分資料的積累，為進(jìn)行土壤水分長期定位觀測數(shù)據(jù)的定量分析提供了條件。

本文選用具有代表濟(jì)寧地區(qū)不同土質(zhì)壤粘土、壤土、粘土、砂土4個(gè)站點(diǎn)2010—2016年自動(dòng)土壤水分觀測站資料，對濟(jì)寧地區(qū)不同土質(zhì)土壤水分的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行定量分析，目的在于進(jìn)一步了解本轄區(qū)不同質(zhì)地土壤水分動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，從而為節(jié)水灌溉提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地點(diǎn)概況及資料與方法

1.1 研究地點(diǎn)概況

濟(jì)寧市位于魯西南，N3527′，E11635′，地處華東與華北、山東半島與中原地區(qū)、長江流域與黃河流域的結(jié)合部，蘇魯豫皖4省交界帶，總面積10685km2。全區(qū)主要分布土壤有壤粘土、壤土、粘土及砂土。種植作物主要有冬小麥、夏玉米、大豆等。

1.2 資料與方法

本文資料來源于2010—2016年0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40 cm、40～50cm、50～60cm、70～80cm、80～100cm 8個(gè)層次濟(jì)寧、曲阜、泗水、汶上土壤水分自動(dòng)站體積含水率資料，其中濟(jì)寧2010年0～50cm土壤水分資料為人工測墑。站點(diǎn)地理信息表見表1。

土壤水分盈虧評(píng)價(jià)方法，當(dāng)土壤濕度低于生長阻滯濕度時(shí)，利用公式（1），計(jì)算出虧缺土壤蓄水量。生長阻滯濕度一般為田間持水量65%～70%，在這里取68%的田間持水量為生長阻滯濕度。

（1）

當(dāng)土壤濕度高于田間持水量時(shí)，利用公式（2）計(jì)算出盈余土壤蓄水量。

（2）

式中Q1為虧缺土壤蓄水量（mm），為負(fù)值；Q2為盈余土壤蓄水量（mm）；W0為田間持水量（%）；W為實(shí)測土壤重量含水量（%），H為土層厚度（cm）；R為土壤容重（g/cm3）。

當(dāng)土壤濕度介于生長阻滯濕度與田間持水量時(shí)，不做計(jì)算，此時(shí)土壤蓄水量不存在盈虧。通過計(jì)算4個(gè)站點(diǎn)不同時(shí)期、不同土層的土壤蓄水量的盈虧值，來評(píng)價(jià)農(nóng)田土壤水分對作物有效程度和農(nóng)田旱澇程度。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分的耕作層季節(jié)變化

從圖1可以看出，由于土質(zhì)、降水和灌溉量的不同，各站點(diǎn)土壤水分耕作層（0～50cm）的季節(jié)變化存著相似性和區(qū)域差異性。

相似性：

春季快速失墑期，4月下旬—6月下旬，這一期間小麥進(jìn)入旺盛的生長期，深層土壤水分的消耗量也隨之增大，加之此期溫度快速升高，雨水稀少，風(fēng)力較大，蒸散加劇，是一年中土壤水分消耗最快最大時(shí)期，一般年份此期極易形成干旱。

夏季快速增墑期。7月上旬—9月中旬，隨著雨季的來臨，降水充沛，農(nóng)田土壤水分收入大于支出，土壤水分得到很大的補(bǔ)充和積聚，含水量顯著增加。

秋季緩慢消耗期。9月下旬—11月下旬。隨著雨季的結(jié)束，降水量的減少，氣溫下降，加之此期多為冬小麥苗期，田間消耗散發(fā)較少，使得此期出現(xiàn)緩慢消耗的時(shí)期。

冬季平穩(wěn)期。12月上旬—次年2月，由于各地普遍進(jìn)行冬灌，這一階段初期出現(xiàn)一次增墑，隨后由于氣溫急劇降低，土壤凍結(jié)，土壤水分耗散較小，同時(shí)降水也較少，土壤濕度表現(xiàn)較為穩(wěn)定。

總體來看，土壤水分季節(jié)變化受本地區(qū)降雨的強(qiáng)烈影響，與當(dāng)?shù)亟邓竟?jié)性變化相一致。

區(qū)域差異性：

各站由于降水、蒸散、土壤物理特性的不同，其土壤水分變化又有各自的特點(diǎn)。如濟(jì)寧站除5—7月0～50cm體積含水量變化較大外，其它各月各層次體積含水量變化較為平緩，基本呈“V”型；曲阜站4—9月0～30cm體積變化較為劇烈，基本呈鋸齒狀上下振蕩。

2.2 土壤水分垂直變化規(guī)律

如圖2所示可以看出，濟(jì)寧地區(qū)土壤水分隨深度增加變化幅度逐漸減少，自上而下大致可分為3個(gè)不同層次。

活躍層（0～40cm）：直接受氣象因素和人為活動(dòng)影響大，水分含量變化較大，平均變化幅度在7.9%～20.6%左右，泗水（砂土）和曲阜（壤土）變化幅度高于其他土質(zhì)，濟(jì)寧（壤粘土）變化幅度較為平穩(wěn)。

次活躍層（40～60cm）：此層受人為活動(dòng)影響因素較小，但降水、蒸發(fā)和多數(shù)作物根系都能影響此層，平均變化幅度為1.7%～7.7%左右。曲阜（壤土）變化幅度高于其他土質(zhì)。

相對穩(wěn)定層（80～100cm）：此層氣象因素和根系活動(dòng)影響較小，曲線變化平緩，年際變化不大。

2.3 土壤水分盈虧狀況的變化規(guī)律

濟(jì)寧0～60cm各層土壤蓄水量盈虧值隨時(shí)間和深度的變化規(guī)律。從5月中旬0～10cm土層水分開始出現(xiàn)略虧缺，至6月中旬0～60cm各層次均出現(xiàn)了不同程度的虧缺值，虧缺量最大為5.9mm；7—9月份隨著雨季的來臨，土壤水分得到很大的補(bǔ)充，7月上旬10cm出現(xiàn)了略盈，其它時(shí)段和層次表現(xiàn)出現(xiàn)不盈不虧的狀態(tài)，各層次土壤水分對作物生長發(fā)育比較適宜。10月雨季結(jié)束，土壤水分支出大于收入，10月中旬—11月下旬，20～40cm出現(xiàn)了略虧缺狀態(tài)，40～50cm又出現(xiàn)了略盈余。

曲阜0～30cm虧缺量較大，全年除7月上旬略有盈余外，其它時(shí)段不同層次均處于虧缺，虧缺量最大時(shí)段為4月下旬—5月上旬，平均為11.1mm，40～50cm較為適宜，不盈不虧。

泗水全年0～10cm均處于虧缺狀態(tài)，虧缺量最大達(dá)16.0mm，10～20cm 4月—6月均處于虧缺狀態(tài)，虧缺量最大值為3.7mm，其余時(shí)段不盈不虧。

汶上0～10cm盈虧起伏較大，7月、9月、11月有盈余，且盈余量較大，最大達(dá)67.4mm，而其它時(shí)段均處于虧缺，虧缺量平均達(dá)13.0mm。

3 結(jié)論

由于土質(zhì)、降水和灌溉量的不同，各站點(diǎn)土壤水分的季節(jié)變化既有相似性，又存在區(qū)域差異性?？偟膩砜赐寥浪旨竟?jié)變化受本地區(qū)降雨的強(qiáng)烈影響，與當(dāng)?shù)亟邓竟?jié)性變化相一致。

土壤水分隨深度增加變化幅度逐漸減少，自上而下大致可分為3個(gè)不同層次：活躍層（0～40cm）、次活躍層（40～60cm）、相對穩(wěn)定層（80～100cm）。

不同站點(diǎn)出現(xiàn)的盈虧規(guī)律不同，總的來說無論何種土質(zhì)4—6月份不同層次均處于缺水狀態(tài)。

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