濟南市土壤墑情變化規(guī)律分析

聶圣菊，王 蔚，甘信娟

（濟南市水文局，山東 濟南250014）

濟南市位于山東省的中部，設(shè)7 區(qū)、3 縣，104個街道、39 個鎮(zhèn)。濟南市地質(zhì)特點地勢南高北低，依次為低山丘陵、山前傾斜平原和黃河沖積平原。北部為濟陽坳陷、淄博—茌平坳陷，南部為魯中隆起。本次選取濟南市7 個墑情監(jiān)測站，分別是黃臺、臥虎山、長清、北鳳、小辛莊、濟陽、平陰7個監(jiān)測站。土壤墑情監(jiān)測采取“三點法”，分別在10 cm、20 cm、40 cm 三個深度取樣，以此測定不同深度的土壤含水率。

監(jiān)測時間為每年3～11 月，每半月監(jiān)測1 次。由于濟南市降水集中在7～8 月，特別是2018 年降水較往年明顯增多，土壤基本處于飽和狀態(tài)，根據(jù)具體情況進(jìn)行加測和抽測；12 月到次年2月，土壤表面處于結(jié)冰狀態(tài)，土壤中的冰將減少雨水和融雪水的下滲量，土壤的透水量可以忽略不計；另外，凍土在冬季也儲存較多的水分，使其無法排出或蒸發(fā)。因此，該時段凍土區(qū)域水分含量相對比較穩(wěn)定，但結(jié)凍前的土壤含水量對整個冬季都有影響，是研究的重點對象。

1 土壤墑情計算方法

土壤監(jiān)測采用烘干稱重法，將從預(yù)先確定的監(jiān)測站點取得土樣稱重后，放入烘箱，烘箱逐漸升溫到105～110 ℃后，持續(xù)恒溫大約4 h，直至將土樣烘干為止，將土樣放至干燥器冷卻后進(jìn)行稱重，計算出土壤含水率，公式如下：

式中：θ 為土壤含水率（%）；W1為盒加濕土重，g；W2為盒加干土重，g；W0為盒重，g。

每層的月平均值分別取本月各測次的算術(shù)平均。各測點的土壤含水率平均值按下式計算：

式中：θ10，θ20，θ40分別為測點10 cm，20 cm，40 cm 深處的土壤含水量；θ平均為測點的平均土壤含水量。

2 土壤墑情走向數(shù)據(jù)解析

2.1 土壤墑情的平面空間變化

濟南市各縣（市、區(qū)）主要以壤土為主，在很多內(nèi)外部因素的影響作用下，農(nóng)田中的土壤水分始終是一個動態(tài)的、不斷變化的過程，一旦出現(xiàn)降水或灌溉的情況，土壤水分增加；同時，隨著植物植被生成過程中對水份的吸收和消耗、地表土水分的蒸發(fā)及植物蒸騰，土壤水分又不斷減少。通過對濟南市7 個墑情站點連續(xù)2 年（2017—2018 年）不同層次的的土壤水分的觀測，采取“三點法”求得垂向土壤平均含水率，結(jié)果按月統(tǒng)計匯總，見表1。

由表1 可以看出：黃臺、小辛莊、濟陽土壤含水率相對較高，而長清、平陰土壤含水率相對較低。主要原因：一是濟南市地勢南高北低；二是由于降雨量的不均和種植作物差異；三是前期農(nóng)田澆灌對土壤含水率也影響較大。

2.2 土壤墑情的時程變化

1）土壤水分年際變化情況。對比分析濟南市2017 年和2018 年的墑情監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，2018 年的土壤含水率比2017 年多出1.6 個百分點，兩年的數(shù)據(jù)相差不大。分析對應(yīng)監(jiān)測時間的降雨量可知，2018 年降雨量較2017 年降雨量多50%，與實際情況相符，見表2。

表1 濟南市各縣（市、區(qū)）非凍期不同月份土壤含水率 %

表2 濟南市2017—2018 年土壤含水率對比表%

2）土壤含水率季節(jié)變化特征。土壤水分主要受季節(jié)降雨的分布不均、土壤質(zhì)地、地勢地貌和地表植被的生長發(fā)育狀況共同影響。濟南市2017—2018 年土壤含水率時程變化如圖1 示。

圖1 濟南市2017—2018 年土壤含水率對比表

由圖1 可以看出：從3 月上旬開始，土壤水分開始逐漸減小，到5 月中下旬達(dá)到最低值。進(jìn)入汛期后，土壤含水量因降雨量的增加而逐漸增加。進(jìn)入9 月后，隨降水的減小土壤含水量也會逐漸變小，直至12 月土壤進(jìn)入冰凍期，土壤含水量會保持在一個穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

3 結(jié) 語

1）從地域分布來看，通過對比濟南市7 個縣（市、區(qū)）站點收集的土壤墑情資料可知，大體上呈現(xiàn)中部、北偏東部土壤含水率較高。

2）從年際變化上看，2018 年年降雨量較2017 年偏多50%，因2017 年采取農(nóng)田澆灌等補水措施，2018 年的土壤含水率比2017 年多出1.6個百分點，兩年相差無幾，與實際情況相符。

3）從季節(jié)角度上看，土壤墑情同季節(jié)和降雨量的變化趨勢基本吻合，濟南市土壤水的年內(nèi)變化大致可分為三個階段，第一階段緩變階段（11～次年2 月），這一階段降雨少，蒸發(fā)低，土壤因低溫被凍結(jié)，土壤含水率變化緩慢；第二階段嚴(yán)重?fù)p耗階段（3～5 月），這一時期氣溫回升，蒸散發(fā)能力明顯增強，而此階段降雨量較少，所以土壤消退速度加快，土壤含水量多呈下降趨勢，根據(jù)旱情大小程度，相關(guān)部門應(yīng)根據(jù)實際情況，采取澆灌、人工降水等辦法，對農(nóng)田實施一定的補水補救措施；第三階段劇烈變化階段（6～10 月），這一階段降雨充沛，土壤含水量高，但是這時期氣溫高，蒸散發(fā)較大，作物需水量較大，如遇氣候異常降雨較少時，土壤含水量會大幅下降，而暴雨后又迅速上升，因而土壤含水率波動較大。