趙 紅
土壤墑情是反映農(nóng)作物受旱狀況的一項(xiàng)直接的重要指標(biāo),也是分析旱情演變規(guī)律和開展抗旱灌溉的重要依據(jù)。土壤墑情監(jiān)測是指定點(diǎn)定時對土壤含水量進(jìn)行測定,及時了解土壤水分過多、適宜、缺少與嚴(yán)重缺乏等情況。
陜西省地處西北干旱和半干旱地區(qū),是水資源短缺最嚴(yán)重的省份之一。在陜西的自然災(zāi)害中,旱災(zāi)居首,有十年九旱之說。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,陜西省水資源短缺的矛盾日益加劇,直接影響經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。適時掌握土壤墑情,對于合理灌溉、節(jié)約用水、抗旱保收具有重要的指導(dǎo)意義。
陜西省位于中國西北內(nèi)陸腹地,地域南北長,東西窄。以秦嶺為界,分屬黃河、長江兩大流域,全省面積20.58萬km2。
陜西省地跨北溫帶和亞熱帶,整體屬大陸季風(fēng)性氣候,由于南北延伸很長,達(dá)到800 km以上,所跨緯度多,從而引起境內(nèi)南北間氣候的明顯差異。長城沿線以北為溫帶干旱半干旱氣候,陜北其余地區(qū)和關(guān)中平原為暖溫帶半濕潤氣候,陜南盆地為北亞熱帶濕潤氣候,山地大部為暖溫帶濕潤氣候。
陜西溫度的分布,基本上是由南向北逐漸降低,各地的年平均氣溫在 7~16℃。其中陜北 7~12℃;關(guān)中 12~14℃;陜南的淺山河谷為全省最暖地區(qū),多在14~16℃。由于受季風(fēng)的影響,陜西冬冷夏熱、四季分明。
1.2.1 降水
陜西省地處我國干旱和濕潤氣候的過渡地帶,從北到南在緯度、地形、大氣環(huán)流及水汽來源等方面差異懸殊。陜西省年降水量的分布趨勢是南多北少,由北向南遞增,受山地地形影響比較顯著,山區(qū)大于平原、河谷地帶。年降水量東西方向也有差異,一般西部大,東部小,關(guān)中、陜南皆西部大于東部。
全省多年平均降水量變化范圍400~1400 mm,最高區(qū)在川陜交界的米倉山一帶,多年平均降水量高達(dá)1400 mm以上;最低區(qū)在陜北長城以北沙漠區(qū),降水量在400 mm以下。降水量的年內(nèi)分配極不均勻,大部分降水量集中在5~10月,最大降水一般出現(xiàn)在7~9月;降水的年際變化是自北而南增大,最大年降水量與最小年降水量之比為2~8。這種年際變化大、年內(nèi)分配不均的特點(diǎn),是造成陜西洪澇與干旱災(zāi)害的主要原因。
陜西省水面蒸發(fā)量的變化趨勢是,由南向北遞增、山區(qū)向平原遞增,干旱高溫地區(qū)大于植被良好、濕度較大地區(qū)。多年平均蒸發(fā)量陜北一般為1000~1400 mm,關(guān)中900~1200 mm,陜南800~1000 mm。水面蒸發(fā)量最大出現(xiàn)在陜北的風(fēng)沙區(qū),高達(dá)1400 mm以上。水面蒸發(fā)量的年內(nèi)分配隨各月氣溫、濕度、風(fēng)速而變化,全年最小蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在1月和12月,最大蒸發(fā)量陜北、關(guān)中和商洛地區(qū)多數(shù)站出現(xiàn)在6月。
2017年7月,陜西省水文局對《陜西省水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃(2013~2020年)》中有關(guān)墑情監(jiān)測站建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行了摸底調(diào)查。經(jīng)調(diào)查,“國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)”二期陜西?。ê笕枚诖妫┮呀ㄔO(shè)102處固定站;陜西省水文局(后全用水文局代替)自2009年5月開始開展墑情監(jiān)測工作以來已建設(shè)61處固定站,后續(xù)規(guī)劃建設(shè)30處移動站。二期建設(shè)的102處固定站,均為自動設(shè)備采集、傳輸,可以連續(xù)監(jiān)測,時效性比較強(qiáng),而且傳感器固定埋設(shè)在大田土壤內(nèi),不會擾動土壤結(jié)構(gòu),監(jiān)測成果區(qū)域代表性較好。水文局建設(shè)的61處固定站,41個站點(diǎn)為人工取土烘干法監(jiān)測,是利用鐵鏟、取土鉆等工具在大田采集土壤樣本,進(jìn)行編號,然后回室內(nèi)進(jìn)行稱重、烘干、再稱重,從而計算出土壤的含水率[1]。這種工作方法操作簡單,測量精度高,但是十分的繁瑣,耗費(fèi)大量的人力物力,工作效率低,時效性較差,且不能連續(xù)監(jiān)測。另外20個站點(diǎn)為自動設(shè)備采集,但為便于管理維護(hù),均安裝在水文站院內(nèi),監(jiān)測成果區(qū)域代表性不夠好。
其它陜西省氣象部門、農(nóng)業(yè)部門在全省布設(shè)墑情監(jiān)測站點(diǎn)情況無法了解,是否存在重復(fù)建設(shè)難以判斷,所以本文僅對水利系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)墑情監(jiān)測站網(wǎng)進(jìn)行分析評價。
二期建設(shè)墑情監(jiān)測站點(diǎn)102處,全省107個區(qū)縣,除西安市新城區(qū)、碑林區(qū)、蓮湖區(qū)、雁塔區(qū)、未央?yún)^(qū)等5個城區(qū)外,其他102個區(qū)縣各布設(shè)1處,按行政區(qū)平均分布,基本覆蓋了全省,布設(shè)原則是選取區(qū)域內(nèi)種植作物和土壤類別代表面積最大的代表性地塊[2]。
水文局墑情監(jiān)測站點(diǎn)截止目前共建設(shè)了61處固定站,其中人工站41處,自動站20處。布設(shè)原則是耕地面積與行政單元相結(jié)合,依托現(xiàn)有水文(位)站、雨量站站網(wǎng)布局,綜合考慮重點(diǎn)產(chǎn)糧區(qū),所以41處人工站主要分布于各縣(市、區(qū))主要產(chǎn)糧區(qū),其中關(guān)中地區(qū)布設(shè)了13個站點(diǎn),占到人工站總數(shù)的32%。20處自動站考慮到設(shè)備安全及運(yùn)行維護(hù)問題,均設(shè)在了水文站院內(nèi),代表性并不好。而且二期建設(shè)墑情監(jiān)測站點(diǎn)102處和水文局建設(shè)的墑情監(jiān)測站點(diǎn)41處存在重復(fù)建設(shè)情況,有26個站點(diǎn)的站址是完全重復(fù)的。所以扣除重復(fù)站點(diǎn)26處和設(shè)在水文站院內(nèi)站點(diǎn)20處共46處,加上規(guī)劃新建30處站點(diǎn),全省才共有墑情監(jiān)測站點(diǎn)147個。如果將水文局46處站點(diǎn)全部改造后,則全省水利系統(tǒng)墑情監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)量可達(dá)到193處,平均布設(shè)密度可達(dá)到1.9站/縣,基本可以滿足在氣象、水文和墑情數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行干旱分析的需求。詳見表1。
表1 陜西省水利系統(tǒng)墑情監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)量及布設(shè)密度統(tǒng)計表
(1)重復(fù)建設(shè)問題。二期建設(shè)102處墑情監(jiān)測站點(diǎn)與水文局建設(shè)站點(diǎn)有30處站名重復(fù),26處站址重復(fù),相當(dāng)于有四分之一的站點(diǎn)重復(fù)建設(shè)了。這樣可能會造成以下幾個后果:一是在墑情監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總時監(jiān)測數(shù)據(jù)容易混亂;二是監(jiān)測工作重復(fù),無形中加大了工作量,造成人力浪費(fèi)。
(2)資料代表性問題。考慮到設(shè)施設(shè)備的安全性和運(yùn)行維護(hù)問題,水文局已建20處自動站均設(shè)在水文站院內(nèi),與相關(guān)規(guī)范要求不符,資料區(qū)域代表性較差。
(3)水文局墑情監(jiān)測工作經(jīng)費(fèi)落實(shí)問題。水文局自2009年以來陸續(xù)建設(shè)了41處人工墑情監(jiān)測站和20處自動墑情監(jiān)測站,分布在省內(nèi)11個市(區(qū)),向省抗旱工作管理部門及時、準(zhǔn)確地提供了大量詳實(shí)的土壤墑情監(jiān)測信息。由于經(jīng)費(fèi)一直未能落實(shí),每年需要從其它方面擠占30余萬元資金用于墑情監(jiān)測,墑情監(jiān)測工作舉步維艱。
(1)因二期建設(shè)和水文局建設(shè)站點(diǎn)在站名和站址等方面均存在重復(fù)現(xiàn)象,且數(shù)量不少,建議對水文局61處水文站全部進(jìn)行升級改造,其中41處人工站全部升級為自動站,與二期建設(shè)的站點(diǎn)重名重址的改名遷站,另外20處自動站也全部遷往大田,并在監(jiān)測地塊豎立永久性標(biāo)志牌,防止人為破壞監(jiān)測地塊土壤結(jié)構(gòu),影響監(jiān)測數(shù)據(jù)代表性。水文局站點(diǎn)升級改造后,數(shù)據(jù)自動采集、信息無線傳輸,可以監(jiān)測土壤墑情的動態(tài)變化特征,發(fā)布實(shí)時墑情數(shù)據(jù)。
(2)大田作物生產(chǎn)中農(nóng)民隨雨灌溉、隨水灌溉的情況較多,在作物關(guān)鍵生育期缺乏需水與土壤墑情相結(jié)合從而適量澆水的專業(yè)化指導(dǎo)。為使墑情監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠發(fā)揮更大的社會服務(wù)作用,建議開發(fā)墑情監(jiān)測部門內(nèi)部工作管理和信息對外發(fā)布兩部分軟件功能,并對廣泛使用的智能移動終端開發(fā)APP應(yīng)用系統(tǒng),擴(kuò)展軟件的使用范圍,使工作范圍不再局限于辦公室內(nèi)。
(3)全部改造為自動站后,監(jiān)測技術(shù)方法改進(jìn)了,勞動力得到了解放,但是自動監(jiān)測設(shè)備后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高,建議改造時將后期若干年內(nèi)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用一并考慮進(jìn)去。
[1]彭世琪,鐘永紅,崔勇等.農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測技術(shù)手冊;中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2008.
[2]SL 364-2015,土壤墑情監(jiān)測規(guī)范[S].中國水利水電出版社,2015.