懷化土壤濕度變化規(guī)律初探

易 永,劉美云,肖 敏,李池春,瞿 霞

(1.湖南省懷化市氣象局,湖南 懷化 418000;2.湖南省通道縣氣象局,湖南 通道 418500;3.湖南省新晃縣氣象局,湖南 新晃 419200)

懷化土壤濕度變化規(guī)律初探

易 永1,劉美云1,肖 敏1,李池春2,瞿 霞3

(1.湖南省懷化市氣象局,湖南 懷化 418000;2.湖南省通道縣氣象局,湖南 通道 418500;3.湖南省新晃縣氣象局,湖南 新晃 419200)

利用 2009年 8月 8日-2010年 7月 8日每旬逢 8觀測(cè) 10-50cm 5個(gè)層次的土壤相對(duì)濕度資料,首先分析了土壤相對(duì)濕度與相鄰取土?xí)r間之間的積溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、日均空氣濕度和、蒸發(fā)量等氣象因子的相關(guān)性,建立了各層次土壤相對(duì)濕度與降水、蒸發(fā)的線性回歸模型。分析了降水、蒸發(fā),及土壤相對(duì)濕度、土壤濕度盈虧值的年度變化狀況,8-10月由于降水少,蒸發(fā)大,土壤水分處于虧值,8-10月是懷化的土壤干季;11-翌年 2月中旬,雖然降水少,但是蒸發(fā)也很少,所以土壤水分維持飽和狀態(tài);3-7月,此時(shí)期是懷化的雨季,降水充沛,土壤水分經(jīng)常處于飽和狀態(tài)。

懷化;土壤相對(duì)濕度;變化規(guī)律

1 引言

干旱、滯澇是懷化主要的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一,水分時(shí)間分布不均是限制懷化農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素,農(nóng)田土壤水分狀況對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育以及產(chǎn)量的形成有著重要的影響[1],本文通過對(duì)懷化固定地段土壤相對(duì)濕度變化規(guī)律的客觀分析,揭示懷化土壤水分盈虧狀況的季節(jié)變化規(guī)律,為有關(guān)管理部門決策和指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

2 資料來(lái)源

土壤濕度資料選取懷化市國(guó)家農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站固定地段土壤相對(duì)濕度觀測(cè)資料,對(duì)該站固定地段 2009年 8月 8日-2010年 7月 8日每旬逢 8觀測(cè)的 0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～50cm共計(jì) 5個(gè)層次的土壤相對(duì)濕度進(jìn)行分析。氣象資料采用懷化站同時(shí)段的平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、平均濕度、蒸發(fā)量等資料,統(tǒng)計(jì)出相鄰兩個(gè)取土?xí)r間之間的積溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、日均空氣濕度和、蒸發(fā)量。

3 結(jié)果及分析

3.1 土壤濕度氣象相關(guān)分析

土壤濕度作為地表水文過程的一個(gè)綜合指標(biāo),積累了地表水文過程的大量信息。它體現(xiàn)了地表 2個(gè)最重要的水文過程—降水和蒸發(fā)的綜合效應(yīng)[2],降水對(duì)土壤進(jìn)行水補(bǔ)給,蒸發(fā)則損耗土壤水分。熱量、空氣濕度是影響蒸發(fā)的主要因素。本文利用積溫和日照時(shí)數(shù)來(lái)反映熱量情況,分別求算出各土層相對(duì)濕度與相鄰取土?xí)r間之間的積溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、日均空氣濕度和、蒸發(fā)量的相關(guān)系數(shù)如表1。

由表 1可知,積溫、雨量、空氣濕度和、蒸發(fā)與各層 (空氣濕度和除了 50cm)土壤相對(duì)濕度相關(guān)系數(shù)都大于 F(0.05),相關(guān)顯著,但隨著土壤深度的加深,相關(guān)系數(shù)呈逐漸變小的趨勢(shì),表明隨著土壤深度的加深,土壤相對(duì)濕度受地下水的補(bǔ)給影響越大,受地面氣象條件影響越小;而日照時(shí)數(shù)與土壤相對(duì)濕度的相關(guān)系數(shù)僅通過 F(0.1)檢驗(yàn),對(duì)土壤相對(duì)濕度影響相對(duì)較小。

3.2 土壤相對(duì)濕度的年際分布特征及回歸模型

利用該站固定地段 2009年 8月 8日-2010年7月 8日每旬逢 8觀測(cè)的 0～50cm不同層次土壤相對(duì)濕度資料,進(jìn)并繪制逐旬土壤相對(duì)濕度變化圖,見圖 1,統(tǒng)計(jì)相鄰出相鄰取土?xí)r間之間的降水量、蒸發(fā)量,并繪制出降水、蒸發(fā)變化圖,見圖 2,如圖 1、圖2所示：各層次土壤相對(duì)濕度變化較大。8-10月是旱季,降水相對(duì)較少為 98.2mm,日照多、氣溫高導(dǎo)致土壤水分蒸散大,為 433.9mm,蒸發(fā)降水比為4.4,導(dǎo)致土壤相對(duì)濕度維持較低水平;冬季 11-2月中旬,是低溫寡照的氣候特征,降水為 202.8mm,但氣溫低,日照少,蒸發(fā)更少,為 184.2mm,蒸發(fā)降水比為 0.9,所以土壤水分基本維持在飽和狀態(tài);2月下旬回春,氣溫迅速升高,土壤水分蒸散增大,為29mm,而降水依然稀少,為 5.2mm,蒸發(fā)降水比為5.6,所以土壤相對(duì)濕度出現(xiàn)短暫低值。隨著春夏雨季的來(lái)臨,雖然這一時(shí)期氣溫高,太陽(yáng)輻照強(qiáng),蒸發(fā)大,為 594.1mm,但降水迅速增多為 786.2mm,蒸發(fā)降水比為 0.8,土壤水分供給充分,所以土壤濕度維持在較高水平。

表 1 土壤相對(duì)濕度與氣象要系相關(guān)性分析表

圖 1 2009年 8月-2010年 7月土壤相對(duì)濕度變化圖

運(yùn)用 spss13.0軟件,建立各層次土壤相對(duì)濕度以降水與蒸發(fā)為因子的線性回歸方程,見表 2。自由度為 32,查算F值表得到相應(yīng)F臨界值為 4.15,所有方程通過檢驗(yàn)。

圖 2 2009年 8月-2010年 7月相鄰取土?xí)r間內(nèi)降水蒸發(fā)變化圖

3.3 土壤濕度歷年變化規(guī)律的分析

通過 2009年 8月 8日-2010年 7月 8日每旬逢 8觀測(cè) 10～50cm 5個(gè)層次的土壤相對(duì)濕度資料的變化規(guī)律分析,來(lái)分析歷年的情況,歷年 3-7月平均總降水為 858.1mm,蒸發(fā)為 668.4mm,蒸發(fā)降水比為 0.8,是明顯的濕季;8-10月平均總降水為294.2mm,蒸發(fā)為 447.6mm,蒸發(fā)降水比為 1.5,是明顯的干季;11-翌年 2月中旬平均總降水為207.7mm,蒸發(fā)為 191mm,蒸發(fā)降水比為 0.9;2月下旬平均總降水為 15.1mm,蒸發(fā)為 14.1mm,蒸發(fā)降水比為 0.9,降水蒸發(fā)基本平衡,因此 11-翌年 2月是另一個(gè)濕季。

表 2 各層次土壤相對(duì)濕度模擬模型表

3.4 土壤水分盈虧狀況的變化規(guī)律

土壤重量含水率介于凋萎濕度與田間持水量時(shí)作物才能正常生長(zhǎng)發(fā)育,但嚴(yán)格從作物生長(zhǎng)意義上講只有介于生長(zhǎng)阻滯濕度與田間持水量這一土壤濕度范圍內(nèi)的土壤水分對(duì)作物才是最有效的[3],因此可以通過計(jì)算不同時(shí)期的不同土層的土壤濕度的盈虧值來(lái)評(píng)價(jià)農(nóng)田土壤水分對(duì)作物的有效程度,生長(zhǎng)阻滯濕度一般為田間持水量的 65%～70%,這里取 70%的田間持水量為生長(zhǎng)阻滯濕度。利用公式 (1)求出土壤濕度的盈虧值,見圖 3。

Q：土壤相對(duì)濕度盈虧值,W：土壤相對(duì)濕度。

圖 3 2009年 8月-2001年 7月土壤相對(duì)濕度盈虧值變化圖

如圖 3所示：8—10月土各層土壤濕度是虧值;11-次年 2月中旬土壤濕度維持飽和盈余狀態(tài);2月下旬淺層土壤水分有短暫時(shí)間的虧欠;3月后隨著雨季來(lái)臨,各層土壤水分盈余值迅速增多。

4 小結(jié)

通過對(duì)土壤濕度變化規(guī)律的分析,可以把懷化土壤相對(duì)濕度劃分為 3個(gè)階段：3-7月的熱濕季、8-10月的干季、11-次年 2月的冷濕季。8-10月是懷化主要旱地作物冬季蔬菜、油菜的播種移栽期和柑桔生長(zhǎng)的成熟期,這一時(shí)期土壤有效水分的缺乏成為制約生產(chǎn)的重要因素。這一時(shí)期要加強(qiáng)土壤墑情管理,保證作物生長(zhǎng)的水分需求;冬季土壤水分過多尤其對(duì)大棚蔬菜、水果生產(chǎn)不利,這是因?yàn)樗诌^多導(dǎo)致土壤缺氧,限制作物呼吸作用,容易造成爛根,滋生病菌,應(yīng)勤翻土、在大棚四周加挖排水溝,及時(shí)揭膜除濕。

文章還建立了土壤相對(duì)濕度的模擬模型,為土壤濕度預(yù)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)提供了幫助。

[1] 左志燕,張人禾 .中國(guó)東部春季土壤濕度的時(shí)空變化特征[J].中國(guó)科學(xué) D輯：地球科學(xué),2008,38(11)：1428-1437.

[2] 郭維棟,馬柱國(guó),姚永紅 .近 50年我國(guó)北方土壤濕度的區(qū)域演變特征[J].地理學(xué)報(bào),2003,增刊：83-90.

[3] 鄧振鏞,林日暖 .甘肅省土壤農(nóng)業(yè)水文特性的研究[J].自然資源學(xué)報(bào),1989,4(2)：136-144.

P426.1

B

1003-6598(2010)增刊-0164-03

2010-09-10

易永 (1982-),男,助工,主要從事農(nóng)業(yè)氣象工作。