東營(yíng)市近十年土壤墑情分析

袁鵬杰，孫 超

（東營(yíng)市水文中心，山東 東營(yíng) 257000）

0 引言

土壤墑情，是指土壤濕度的情況［1］。土壤濕度即土壤的實(shí)際含水量，可用土壤含水量占烘干土重的百分?jǐn)?shù)表示。土壤墑情受到氣象、土壤、地形、農(nóng)業(yè)等多種因素共同影響。土壤墑情監(jiān)測(cè)可以為農(nóng)田灌溉提供依據(jù)，防止干旱，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)高效節(jié)水農(nóng)業(yè)。本文根據(jù)東營(yíng)市近十年實(shí)測(cè)墑情數(shù)據(jù)分析當(dāng)?shù)貕勄榕c種植條件和前期降水的關(guān)系。

1 東營(yíng)市概況

東營(yíng)市位于山東省北部黃河三角洲地區(qū)，黃河在東營(yíng)市境內(nèi)流入渤海。東營(yíng)市地處中緯度，背陸面海，受亞歐大陸和西太平洋共同影響，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，基本氣候特征為冬寒夏熱，四季分明。境內(nèi)南北氣候差異不明顯。多年平均氣溫13.2 ℃，無霜期206 天，≥10℃的積溫約4300 ℃，可滿足農(nóng)作物的兩年三熟。

東營(yíng)區(qū)由于特殊的地理位置，土壤是由黃河水?dāng)y帶泥沙填海造陸發(fā)育而成。成陸時(shí)間較短，土層淺且地下水位高。加上海潮倒灌侵襲，土壤鹽堿化程度較高，一般表層含鹽量在0.49%～0.8%，最高可達(dá)2.2%以上，不利于農(nóng)業(yè)發(fā)展。全市土壤分為褐土、砂姜黑土、潮土、鹽土及水稻土五個(gè)類別。褐土主要分布于小清河以南區(qū)域，是全市糧棉菜高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)區(qū)。砂姜黑土主要分布于小清河南褐土區(qū)的低洼處，適種小麥、玉米、高粱等淺根作物，是相對(duì)較有潛力的土壤類型。潮土是全市主要耕種土壤，經(jīng)耕作改良適種小麥、玉米、棉花等作物。鹽土在近海呈帶狀分布，自然植被有蘆葦、黃須菜、茅草、蒿子等。水稻土主要分布于利津、墾利老稻區(qū)，經(jīng)多年水耕熟化，初步具備幼年水稻土的特征。

本文選用義和莊、利津、永安鎮(zhèn)、王營(yíng)、石村五個(gè)均勻分布于東營(yíng)市的墑情站。義和莊、利津、永安和王營(yíng)站土質(zhì)為潮土，其中利津和義和莊站以粉砂、粉土成分為主；永安和王營(yíng)站以粉質(zhì)粘土、粘土沉積為主，雨季易積水，且沼澤連綿。石村站土質(zhì)為褐土，成分以粉質(zhì)粘土為主。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)

本研究采用東營(yíng)市義和莊、利津、永安鎮(zhèn)、王營(yíng)、石村五個(gè)水文站2010年～2019年10年的實(shí)測(cè)墑情數(shù)據(jù)和降水?dāng)?shù)據(jù)。墑情數(shù)據(jù)為每年3 月1 日～11 月1 日，每月1 日、11 日、21 日對(duì)各站采樣地塊小麥、玉米、棉花等不同農(nóng)作物在10 cm、20 cm和40 cm 深度的土壤進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)?？紤]到植物根系對(duì)土壤水的影響，通過對(duì)實(shí)測(cè)的三層土壤含水量進(jìn)行加權(quán)平均求整層土壤含水量，權(quán)重與地塊種植作物有關(guān)，見表1。其中義和莊、永安鎮(zhèn)、王營(yíng)、石村站均有降水量資料，利津站沒有降水量資料，采用臨近的汀河站降水量代替。

表1 不同農(nóng)作物對(duì)應(yīng)各層土壤含水量所占權(quán)重

2.2 方法

本研究采用的研究方法為相關(guān)性分析，以相關(guān)系數(shù)量化變量之間的相關(guān)關(guān)系。相關(guān)系數(shù)是用以反映變量之間相關(guān)關(guān)系密切程度的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，按積差方法計(jì)算，以兩變量與各自平均值的離差為基礎(chǔ)，通過兩個(gè)離差相乘來反映兩變量之間相關(guān)程度。計(jì)算公式如下：

通過顯著性檢驗(yàn)判斷變量之間是否存在顯著相關(guān)。本研究選取相關(guān)檢驗(yàn)的閾值為0.05，如果P 值小于0.05，理論上認(rèn)為變量之間存在顯著相關(guān)，反之，如果P 值大于0.05，理論上則認(rèn)為變量之間不存在顯著相關(guān)。

3 研究結(jié)果

3.1 土壤墑情與種植條件的關(guān)系

東營(yíng)市主要種植的農(nóng)作物為小麥、玉米和棉花。一個(gè)地塊上同一年可以輪番種植小麥和玉米。小麥一般在10 月份播種，次年3 月～4 月份大規(guī)模春灌，導(dǎo)致種植地塊普遍偏濕。5 月份后，麥地進(jìn)入成熟期，灌溉停止，土壤含水量大幅度下降。6 月份收割小麥后開始種植玉米，這段時(shí)間農(nóng)作物需水量較大，農(nóng)業(yè)用水主要來源于天然降水，若當(dāng)年汛期長(zhǎng)期不降雨則采用人工灌溉。10 月份玉米成熟收割玉米，繼續(xù)種植小麥。棉花生長(zhǎng)期相對(duì)玉米長(zhǎng)，若當(dāng)年該地塊種植棉花一般不再種植其他農(nóng)作物。種植棉花用水相對(duì)玉米偏少。

通過對(duì)5 個(gè)墑情站近10年實(shí)測(cè)墑情數(shù)據(jù)與種植農(nóng)作物對(duì)比分析，本研究發(fā)現(xiàn)種植棉花時(shí)的土壤含水量相對(duì)玉米偏大，說明玉米根系需要吸收更多的水分。若當(dāng)年為偏旱年份，種植棉花能更有效的利用水資源。

3.2 土壤墑情與前期降水的關(guān)系

研究表明前期氣象條件會(huì)對(duì)土壤含水量產(chǎn)生影響[2]。一般來說前期降雨對(duì)當(dāng)?shù)赝寥篮坑绊戄^大。圖1 為利津站2017年3 月1 日～11 月1 日的土壤含水量及降水量圖，可以看出3 月～4 月，土壤偏濕是由于春灌，與降水相關(guān)性不大，6 月進(jìn)入汛期后，土壤含水量對(duì)前期降水具有明顯反饋。如果前期發(fā)生降水會(huì)引起土壤含水量的升高，如果天氣異常長(zhǎng)時(shí)間沒有降水，則會(huì)引起土壤含水量的下降。汛期過后，降水量偏少，加上光照、蒸發(fā)、風(fēng)速等因素綜合影響[3]。

圖1 利津站2017年土壤含水量及降水量圖

為量化東營(yíng)市墑情與前期降水的相關(guān)關(guān)系，分別計(jì)算義和莊、利津、永安鎮(zhèn)、王營(yíng)、石村5 個(gè)墑情站實(shí)測(cè)土壤含水量與其前期累積降水的相關(guān)系數(shù)。通過優(yōu)化計(jì)算，發(fā)現(xiàn)土壤含水量與前10 天累計(jì)降水量存在明顯相關(guān)關(guān)系。計(jì)算結(jié)果見表2。經(jīng)檢驗(yàn)10 cm 深度處的土壤含水量和平均土壤含水量都與前10 天的累計(jì)降水量存在顯著相關(guān)（p 值<0.05）。

表2 土壤含水量與前期降水關(guān)系

其中，利津和王營(yíng)站相關(guān)性更明顯，利津站土壤以粉砂、粉土成分為主，王營(yíng)站土壤以粉質(zhì)粘土、粘土沉積為主，持水性較強(qiáng)，前期降水對(duì)其有更明顯的影響。在這種土質(zhì)條件下種植小麥和玉米有助于減少灌溉，合理利用水資源。

圖2 土壤含水量與前10 日累計(jì)降水量相關(guān)性圖

4 總結(jié)

（1）東營(yíng)市主要種植的農(nóng)作物為小麥、玉米和棉花。一般小麥和玉米同一年種植，棉花單獨(dú)種植。在農(nóng)作物不同的生長(zhǎng)期內(nèi)，當(dāng)?shù)赝寥缐勄闀?huì)受到農(nóng)業(yè)灌溉及作物生長(zhǎng)用水的影響。3月～4 月份大規(guī)模春灌，會(huì)導(dǎo)致種植地塊普遍偏濕。5 月份停止灌溉，農(nóng)作物進(jìn)入成熟期，土壤含水量大幅度下降。不同農(nóng)作物種類根系耗水量不同，也會(huì)對(duì)土壤墑情產(chǎn)生影響，種植棉花時(shí)的土壤含水量相對(duì)玉米偏大。

（2）前期降水會(huì)對(duì)土壤墑情產(chǎn)生影響。進(jìn)入汛期后，土壤含水量對(duì)前期降水具有明顯反饋。義和莊、利津、永安鎮(zhèn)、王營(yíng)、石村5 個(gè)墑情站實(shí)測(cè)土壤含水量與其前10 天累計(jì)降水量均存在顯著相關(guān)關(guān)系。受地形和土質(zhì)的影響，利津和王營(yíng)站土壤含水量與前期降水的相關(guān)性相比其他站更為明顯。

（3）通過對(duì)東營(yíng)市土壤墑情與種植條件和前期降水的關(guān)系分析，本研究建議降水偏多的年份種植小麥和玉米，降水偏少的年份種植棉花，利津、王營(yíng)站等持水性較強(qiáng)的土質(zhì)種植小麥和玉米，義和莊、永安鎮(zhèn)、石村站等持水性偏弱的土質(zhì)種植棉花，有利于減少灌溉，合理利用水資源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)高效節(jié)水農(nóng)業(yè)。