旱情實驗站研究方法

楊玉和 王恂 于紅偉

摘要通過對土壤墑情旱情實驗站建站模式、設(shè)備配置、研究方向及總體目標(biāo)的探討，采用移植地區(qū)有代表性的土壤，進(jìn)行墑情自動監(jiān)測，及時準(zhǔn)確地分析旱情發(fā)展趨勢，掌握土壤墑情動態(tài)變化規(guī)律，以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞旱情；實驗站；建立；設(shè)備配置

中圖分類號P336；P337文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739（2010）24-0015-02

ResearchMethodofDroughtExperimentalStation

YANG Yu-he 1WANG Xun 2YU Hong-wei 1

（1 Fuxin Branch, Hydrology and Water Resource Surveyof Liaoning，F(xiàn)uxin Liaoning 123000；

2 yingkou Branch, Hydrology and Water Resource Surveyof Liaoning）

Abstract The construction model，equipment configuration，research direction and general target of experimental station for soil moisture and drought situation were analyzed，soil moisture was automatic monitored and developing trend of soil drought was analyzed by using representative soil oftransplantation region.Dynamic variation rule of soil moisture was mastered to direct agriculture production and development.

Key wordsdrought situation；experimental station；construction；equipment configuration

阜新市位于遼寧省的西北部，地理位置是東經(jīng)121°01′~122°56′，北緯41°41′~42°56′。全市總面積10 355 km²，占全省面積的7%。阜新由于其地理位置和氣侯特點，降水量偏少，水資源匱乏，時空分布極不均勻，旱災(zāi)發(fā)生較為頻繁，農(nóng)諺有“十年九旱”的說法。阜新地區(qū)多年平均降雨量為480.0 mm，1999—2001年連續(xù)3年發(fā)生干旱，特別是2000年遭受了建國以來最嚴(yán)重的特大干旱。近幾年均發(fā)生階段性的春旱和伏旱，2006年伏旱更為嚴(yán)重，7、8月2個月共計降雨為113 mm，為多年平均2月降雨量251 mm的45%。2009年7月30日至8月16日，埠新全市無有效降雨，比多年同期偏少48.9 mm，為1950年以來有資料記載的60年水文資料中同期最少，是在典型時間段（伏期）阜新地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重干旱，局部地區(qū)發(fā)生了特大干旱，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大損失。

為進(jìn)一步研究遼西北地區(qū)土壤、墑情、氣候、雨情、水情、旱情等變化規(guī)律，為抗旱減災(zāi)提供全方位的信息支持，更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。遼寧省水文水資源勘測局經(jīng)過實地勘測與調(diào)查并結(jié)合多年氣象資料于2007年5月1日設(shè)立彰武旱情實驗站（圖1）。

1實驗站的建立

1.1實驗站土壤類型的選擇

阜新地區(qū)土壤總面積為951 606.2 hm²（不包括水域、城鄉(xiāng)居民點占地、工礦及交通用地），占全市土地總面積的91.89%。依據(jù)土壤成土母質(zhì)、發(fā)育條件和土壤特性，阜新地區(qū)土壤可分8個土類，19個亞類，62個土屬，79個土種。土壤類型主要有棕壤（棕壤性土、棕壤、潮棕壤3個亞類）、褐土（褐土性土、褐土、碳酸鹽褐土、淋溶褐土、潮褐土5個亞類）、草甸土（草甸土、碳酸鹽草甸土、鹽化草甸土、堿化草甸土4個亞類）、風(fēng)沙土（固定風(fēng)沙土、半固定風(fēng)沙土、流動風(fēng)沙土3個亞類），此外還有鹽土、堿土、沼澤土、水稻土等類型。該實驗站選取阜新地區(qū)有代表性的4種土壤，即褐土、草甸土、棕壤土、風(fēng)沙土。將這4種具有代表性的土壤進(jìn)行移植。①褐土。質(zhì)地為輕壤或中壤，結(jié)構(gòu)多呈團(tuán)粒、片狀、塊狀，占阜新地區(qū)土壤面積的51%，樣本移植于彰武縣哈爾套鎮(zhèn)。②草甸土。質(zhì)地為輕壤或中壤，結(jié)構(gòu)多呈塊狀，占阜新地區(qū)土壤面積的24%，樣本移植于阜蒙縣十家子鎮(zhèn)。③棕壤土。質(zhì)地為輕壤，結(jié)構(gòu)多呈粒狀或塊狀，占阜新地區(qū)土壤面積的11%，樣本移植于彰武縣五峰鎮(zhèn)。④風(fēng)沙土。質(zhì)地為輕壤或砂壤，結(jié)構(gòu)多呈塊狀，占阜新地區(qū)土壤面積的13%，樣本移植于彰武縣彰武鎮(zhèn)。

1.2樣本移植

土壤類型及被移植地塊選擇后，采用分層取土的方法，移植6 m3（2.0 m×2.0 m×1.5 m）的土樣，15 cm一層，分別裝入袋中，并編好號，例如第1層第1袋，編號為1-1，以此類推，共計10層。

1.3樣本回填

按編號將土樣分層回填，每層回填完后，壓實用水澆注，以夯實土壤，應(yīng)嚴(yán)格控制每層厚度為15 cm。按此方法，然后再回填一層，直到移植土壤全部回填到事先挖好的坑中[1-2]。

2墑情自動監(jiān)測站設(shè)備配置

一是遙測終端。遙測終端要求選用可接多種傳感器和多種通信設(shè)備，能夠滿足系統(tǒng)的工作體制，具有現(xiàn)場和遠(yuǎn)程編程功能，且技術(shù)成熟的產(chǎn)品；二是通信設(shè)備。按照系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通信設(shè)備選用能滿足GPRS通信和GSM通信的GPRS/GSM通信模塊；三是傳感器。每種土壤均配置3個土壤水分傳感器，分別監(jiān)測10、20、30 cm處土壤含水率；四是避雷器。遙測終端的傳感器信號端口配置信號避雷器；五是太陽能浮充蓄電池電源。墑情自動監(jiān)測站采用太陽能板浮充免維護(hù)蓄電池的供電方式及標(biāo)稱12 V的供電電壓。電源容量按保證在45 d連續(xù)陰雨天的情況下能維持正常供電，并能在10～20 d內(nèi)將電池充足標(biāo)準(zhǔn)配置。配置具有自動控制功能的充電控制器，可防止太陽能板過充和蓄電池過放。墑情自動監(jiān)測站供電電源配置為：1塊20 W太陽能板、1個6.6A充電控制器、1個65Ah的免維護(hù)鉛酸電池。

3試驗數(shù)據(jù)對比分析

以實驗場內(nèi)2008年M10數(shù)據(jù)為代表進(jìn)行數(shù)據(jù)對比分析，結(jié)果見表1、圖2。

通過對褐土不同儀器墑情監(jiān)測，進(jìn)行分析結(jié)果為：M 10 cm實驗場遙測與實驗場人工平均絕對誤差為1.61，最大誤差為8.7，最小誤差為0.3；實驗場遙測與樣本地人工平均絕對誤差為0.66，最大誤差為-3.9，最小誤差為0.4；人工實驗場與移動測墑儀實驗場平均絕對誤差為6.4，最大誤差為9.3，最小誤差為2.6；人工實驗場與人工樣本地平均絕對誤差為-0.96，最大誤差為5.6，最小誤差為-0.4。通過分析可以看出，褐土中實驗場內(nèi)遙測與人工、遙測與樣本地、實驗場與樣本地之間的數(shù)據(jù)存在一定的關(guān)系，線性關(guān)系系數(shù)接近于1.0，數(shù)據(jù)誤差較小，可信度較高[3-5]。

4實驗站總體目標(biāo)

實驗站未來5年擬實現(xiàn)的總體目標(biāo)任務(wù)如下：一是通過建站以來的對比觀測分析，研究墑情遙測系統(tǒng)是否及時、準(zhǔn)確提供墑情信息，為抗旱決策支持提供及時穩(wěn)定的數(shù)據(jù)和依據(jù)，從而為抗旱服務(wù)，為水資源開發(fā)利用服務(wù)。這部分工作已基本完成。二是準(zhǔn)確及時監(jiān)測土壤墑情信息，掌握土壤墑情和農(nóng)作物生長動態(tài)，通過采集影響土壤水平衡的環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合作物的各生長期的需水量，摸索規(guī)律，實現(xiàn)旱情綜合分析、評價與預(yù)測。三是建立土壤墑情預(yù)報系統(tǒng)。在長、中、短期氣象預(yù)報、預(yù)測的基礎(chǔ)上，采用降雨產(chǎn)流預(yù)報理論和包氣帶水分運移規(guī)律建立預(yù)報模型。四是建立抗旱決策支持系統(tǒng)。在掌握雨情、墑情、水情、工情和農(nóng)情的基礎(chǔ)上，開展試點地區(qū)干旱預(yù)案研究，主要包括4個部分：各種典型干旱模式的選擇、分析，干旱程度評價方法，干旱反應(yīng)應(yīng)對策略，旱后效果評估[6-7]。

綜上所述，通過近幾年的研究、分析，可以認(rèn)為該墑情實驗站建站模式采用此方法是可行的，值得推廣應(yīng)用，該建站模式能夠?qū)ν寥缐勄樽詣颖O(jiān)測，及時掌握土壤墑情動態(tài)變化規(guī)律，對指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展具有十分重要的意義，同時也為各級領(lǐng)導(dǎo)及時準(zhǔn)確地了解旱情的演變趨勢，指導(dǎo)防旱、抗旱工作提供重要依據(jù)，有利于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)安排，促進(jìn)農(nóng)民增收，推進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)。

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