滄州市土壤濕度變化特征分析

熊孟琴

(河北省滄州水文局，河北 滄州061000)

近年來(lái)，滄州市十年九旱，干旱已成為威脅我市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要?dú)庀鬄?zāi)害，而土壤濕度是反映土壤干旱的重要指標(biāo)，因此，研究滄州市土壤分布情況、土壤濕度變化特征對(duì)于本地區(qū)的農(nóng)業(yè)抗旱增收意義重大。文中主要從凋萎系數(shù)、土壤容重、田間持水量、土壤相對(duì)濕度幾方面分析了滄州市的土壤情況及土壤相對(duì)濕度與降水量和蒸發(fā)量的關(guān)系。

1 滄州市土壤概況

1.1 滄州市概況

滄州市地處河北省東南部，位于北緯37°28'～38°57'、東經(jīng) 115°42'～117°50'之間，下轄十七個(gè)縣(市區(qū))，全市總面積14056 km2，海岸線總長(zhǎng)95.3 km。滄州市屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，冬夏長(zhǎng)、春秋短。春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季氣候涼爽，冬季寒冷少雪。全市多年平均降水量551.1 mm，年際變化較大，年內(nèi)分配不均，80%的降水量集中在6～9月份，地區(qū)分布自西向東逐漸增大，多年平均蒸發(fā)量1264 mm。

滄州市全區(qū)耕地面積763.62千公頃，農(nóng)作物有小麥、玉米、棉花、豆類、谷類、高粱、花生、油料、甘薯等，冬春季主要作物為小麥，夏秋季主要作物為玉米和棉花。

1.2 土壤質(zhì)地

土壤質(zhì)地指人對(duì)于土壤粗細(xì)程度的感覺(jué)，即指土壤中各粒級(jí)的土粒所占的質(zhì)量百分比。土壤質(zhì)地根據(jù)土粒的大小即粒級(jí)劃分為砂土、砂壤土、輕壤土、中壤土、重壤土、粘土6類。滄州市土壤質(zhì)地大部分為砂壤土和輕壤土，少數(shù)縣市部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)有重壤土、粘土和砂土，滄州市土壤質(zhì)地分布情況見(jiàn)圖1。

1.2 干容重

根據(jù)滄州市19處監(jiān)測(cè)站干容重監(jiān)測(cè)成果，10 cm、20 cm、50 cm三個(gè)土層土壤干容重在1.35～1.55g/cm2之間，10 cm、20 cm土層相差不大，50 cm土層由于土質(zhì)黏性增大、團(tuán)聚較好，干容重相對(duì)較小，變化幅度在0.1g/cm2以內(nèi)。

1.3 土壤水常數(shù)

1.3.1 凋萎系數(shù)

凋萎系數(shù)是作物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期干旱后，因吸水不足以補(bǔ)償蒸騰消耗而發(fā)生葉片萎蔫時(shí)的土壤含水量，是作物能利用水分的下限。凋萎系數(shù)隨土壤深度逐漸增大，滄州市地屬東部平原區(qū)，凋萎系數(shù)隨深度變化不明顯，10～50 cm土層在6%～7%之間。

圖1 滄州市土壤質(zhì)地分布圖

1.3.2 重量田間持水率

田間持水量是土壤所能穩(wěn)定保持的最高土壤含水量，是對(duì)作物有效的最高的土壤水含量。

由于砂壤土、輕壤土土壤質(zhì)地較多，滄州市運(yùn)東地區(qū)土壤重量田間持水量普遍較小，在24%～26%之間，其余縣市重量田間持水量在26%～30%之間。

由于深層土壤多重壤土和粘土，持水能力高于表層，因此隨著土層濃度的增加，田間持水量也增加，土層深度10～20 cm重量田間持水量在23%～26%之間，土層深度30～50 cm重量田間持水量在26%～33%之間。

2 土壤相對(duì)濕度變化特征

2.1 資料選取

本次分析是根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范所測(cè)定的土壤田間持水量、土壤容重，利用土壤墑情監(jiān)測(cè)規(guī)范所規(guī)定的土壤相對(duì)濕度的計(jì)算方法進(jìn)行分析計(jì)算。資料采用2003－2010年滄州市全市18處監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的旱地作物地塊(無(wú)灌溉)，3－6月份和9－11月份(非封凍期和非主汛期)每旬逢一的人工烘干法監(jiān)測(cè)資料，監(jiān)測(cè)土層為10、20、50 cm，地下水位深度大于2m。

2.2 土壤相對(duì)濕度變化特征

2.2.1 空間分布

滄州市2003～2010年全市平均相對(duì)濕度為64.6%。青縣西部與滄縣北部交界處，平均相對(duì)濕度較大，最大點(diǎn)達(dá)到75%，海興縣東南部、獻(xiàn)縣西南部也有部分區(qū)域平均相對(duì)濕度受到70%以上，孟村、東光及吳橋的部分區(qū)域相對(duì)濕度低于60%，孟村南部最低，為55.6%，其他區(qū)域相對(duì)濕度平均值在60%～65%之間，見(jiàn)圖2。

圖2 滄州市多年平均土壤墑情分布圖

滄州市2003～2010年全市10 cm土層平均相對(duì)濕度為61.3%，20 cm土層為63.2%，50 cm土層為69.3%，相對(duì)濕度從10 cm向50 cm呈遞增趨勢(shì)。11%的監(jiān)測(cè)地塊多年平均相對(duì)濕度小于60.0%，39%的監(jiān)測(cè)地塊10cm土層多年平均相對(duì)濕度小于60.0%，22%的監(jiān)測(cè)地塊20 cm土層多年平均相對(duì)濕度小于60.0%，11%的監(jiān)測(cè)地塊50cm土層多年平均相對(duì)濕度小于60.0%，全土層多年均值和各土層多年單值均大于50.0%。

由于各土層土質(zhì)不同，持水差別大，重壤土和粘土相對(duì)濕度大，砂壤土、輕壤土和中壤土相對(duì)濕度則較小。全土層多年均值最大地塊相對(duì)濕度為74.5%，最小為54.0%;10cm土層多年均值最大地塊相對(duì)濕度為69.4%，最小為53.4%;20 cm土層多年均值最大地塊相對(duì)濕度為72.1%，最小為54.5%，;50 cm土層多年均值最大地塊相對(duì)濕度為83.4%，最小為54.0%。

2.2.2 時(shí)間變化

1)年變化

從圖3可看出，多年均值分層明顯，10 cm、20 cm、平均值、50 cm呈遞增趨勢(shì)。2004年各土層平均值最大為69.4%，2005年平均最低為59.1%，其他年份平均相對(duì)濕度在60%～69%之間;2009年10 cm土層平均值最大為66.5%，2005年平均最低為54.7%，其他年份10 cm平均相對(duì)濕度在55%～66%之間;2009年20 cm土層平均值最大為67.6%，2005年平均最低為57.0%，其他年份20 cm平均相對(duì)濕度在57%～67%之間;2004年50 cm土層平均值最大為73.9%，2005年平均最低為65.6%，其他年份50 cm平均相對(duì)濕度在65%～72%之間。

圖3 滄州市年平均土壤相對(duì)濕度變化圖

2)月變化

滄州市各土層土壤相對(duì)濕度月平均值變化(見(jiàn)圖4)，10 cm、20 cm、平均值、50 cm呈遞增趨勢(shì)，50 cm月平均值最高，在65%～73%之間，10 cm月平均值最低，在57%～68%之間。3－6月份平均相對(duì)濕度呈下降趨勢(shì)，6－9月呈上升趨勢(shì)，9－11月呈下降趨勢(shì)。6月份各土層平均相對(duì)濕度最低，9月份最高。

圖4 滄州市月平均土壤相對(duì)濕度變化圖

3)封凍期變化

土壤封凍期一般在12月份和次年1、2月份，根據(jù)11月21日與次年3月1日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較，反映封凍期土壤相對(duì)濕度變化情況。10cm封凍期平均減小3.1%，20 cm平均減小0.9%，50 cm平均減小3.2%，土層平均減小2.4%。

4)主汛期變化

7、8月份降雨多，土壤相對(duì)濕度變化大。根據(jù)6月21日與9月1日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較，反映主汛期土壤相對(duì)濕度變化情況。10 cm主汛期平均增加7.8%，20 cm平均增加8.7%，50 cm平均增加6.3%，平均增加7.6%。

2.3 降水量和蒸發(fā)量影響

土壤平均相對(duì)濕度能夠反映土壤水分變化情況，滄州市歷年降水量、蒸發(fā)量與相對(duì)濕度相關(guān)變化見(jiàn)圖5。從圖中可看出，降水量大的年份，蒸發(fā)量小，土壤相對(duì)濕度大，年降水量小的年份，蒸發(fā)量大，土壤相對(duì)濕度小，降雨量與相對(duì)濕度呈正相關(guān)，與水面蒸發(fā)量呈負(fù)相關(guān)。2004年為特例，2003年10月15日全市普降大暴雨，全市平均降雨量達(dá)到150 mm，土壤全部飽和，因此2004年降水量雖然不大，但受上年度降水影響，全年土壤墑情良好，平均土壤墑情增大很多。

3 結(jié)論

滄州市區(qū)域內(nèi)多為壤土，少數(shù)區(qū)域?yàn)樯巴梁驼惩?，土層深度不同，土質(zhì)不一樣;土壤凋萎系數(shù)6%～7%之間;滄州市運(yùn)東地區(qū)土壤重量田間持水量普遍較小，在24%～26%之間，其余縣市重量田間持水量在26%～30%之間，土層深度10～20 cm重量田間持水量在23%～26%之間，土層深度30～50cm重量田間持水量在26%～33%之間;土壤容重1.35～1.55g/cm3之間，50 cm土層干容重相對(duì)較小;滄州市2003－2010年全市各土層平均相對(duì)濕度為64.6%，最大點(diǎn)75%，最小點(diǎn)55.6%，其他區(qū)域相對(duì)濕度平均值在60%～65%之間，10 cm土層平均相對(duì)濕度為61.3%，20 cm土層為63.2%，50 cm土層為69.3%，相對(duì)濕度從10 cm向50 cm呈遞增趨勢(shì);2004年各土層平均值最大為69.4%，2005年平均最低為59.1%，其他年份平均相對(duì)濕度在60%～69%之間;3－6月份平均相對(duì)濕度呈下降趨勢(shì)，6－9月呈上升趨勢(shì)，9－11月呈下降趨勢(shì)。6月份各土層平均相對(duì)濕度最低，9月份最高;封凍期土層相對(duì)濕度平均減小2.4%;主汛期平均增加7.6%;降雨量與相對(duì)濕度呈正相關(guān)，與水面蒸發(fā)量呈負(fù)相關(guān)。

圖5 滄州市年平均相對(duì)濕度與年降水量、蒸發(fā)量關(guān)系圖

[1]郭為棟，馬國(guó)柱，姚永紅.近50年中國(guó)北方土壤濕度的區(qū)域演變特征.地理學(xué)報(bào).2003，58(S).

[2]張秀芝，吳迅英.中國(guó)土壤濕度的垂直變化特征.氣象學(xué)報(bào).2004，62(1).

[3]馬柱國(guó)，魏如林，符淙斌.中國(guó)東部區(qū)域土壤濕度的變化及其與氣候變率的關(guān)系.氣象學(xué)報(bào).2000，58(3).