2018—2022年烏蘭察布市農(nóng)田土壤墑情時空變化規(guī)律分析

摘 要：根據(jù)2018—2022年烏蘭察布市40個農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測點的監(jiān)測資料，匯總整理土壤相對含水量數(shù)據(jù)，結(jié)合降雨量數(shù)據(jù)，從空間變化、年際變化和季節(jié)變化方面分析該地區(qū)農(nóng)田土壤墑情在時間和空間上的變化規(guī)律。結(jié)果表明：烏蘭察布市農(nóng)田土壤相對含水量的空間分布規(guī)律總體為南高北低，農(nóng)田土壤相對含水量有顯著的年際變化和季節(jié)變化特征。農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測能夠為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和抗旱防災(zāi)提供一定的技術(shù)支撐，為農(nóng)作物適時合理灌溉提供重要的科學(xué)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：土壤墑情；墑情監(jiān)測；土壤相對含水量；變化規(guī)律

中圖分類號：S152.7 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-7909（2024）5-132-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.05.030

0 引言

水分是土壤的重要組成部分之一，能夠?qū)ν寥赖奈锢硇再|(zhì)、微生物活動、養(yǎng)分的溶解和轉(zhuǎn)移產(chǎn)生影響，是植物生長的基本條件［1］。農(nóng)作物用水主要來源于灌溉和大氣降水，灌溉水和降水轉(zhuǎn)化為土壤水被農(nóng)作物吸收利用。田間管理措施、農(nóng)藝技術(shù)和田間工程對農(nóng)田土壤供水及農(nóng)作物的水資源利用都會產(chǎn)生影響。土壤墑情即土壤含水量狀況，是反映土壤水分豐缺狀況的重要指標(biāo)，監(jiān)測土壤墑情可為農(nóng)作物適時科學(xué)合理灌溉提供依據(jù)［2］。定時定點測定農(nóng)田土壤含水量，及時掌握土壤水分狀況，探明農(nóng)作物生長發(fā)育期內(nèi)水分盈虧情況，為及時制定灌溉、排水或施肥決策提供重要依據(jù)，在農(nóng)業(yè)節(jié)約水資源方面發(fā)揮重要作用［3］。農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測及預(yù)報是農(nóng)業(yè)信息服務(wù)與農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)推廣的重要內(nèi)容，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)科技發(fā)展中發(fā)揮著重要作用［4］。根據(jù)農(nóng)田土壤墑情測定情況，可以獲得當(dāng)?shù)赝寥缐勄椴⒄莆辙r(nóng)田土壤墑情的變化規(guī)律，為農(nóng)田科學(xué)合理灌溉提供技術(shù)指導(dǎo)，從而節(jié)約水資源，提高水資源利用率［5］。

烏蘭察布市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，是主要糧食種植地區(qū)之一，主要發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)，主栽作物有玉米、馬鈴薯、向日葵、燕麥等，屬于干旱、半干旱地區(qū)，常年干旱少雨，水資源匱乏，其北部地區(qū)的水資源尤為緊缺［6］。降水量少、蒸發(fā)量大是烏蘭察布市的主要氣候特征［7］。干旱缺水和無霜期短是烏蘭察布市農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的主要制約因素［8］。十年九旱、年年春旱是烏蘭察布市的典型自然特征。每年春耕時節(jié)，由于干旱缺水導(dǎo)致許多耕地?zé)o法播種，毀種和缺苗斷壟現(xiàn)象普遍存在，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中每年都有較大的經(jīng)濟損失［9］。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，烏蘭察布市水資源短缺情況日益嚴(yán)重，直接影響經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。適時開展農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測，科學(xué)調(diào)節(jié)土壤中的水分狀況，掌握農(nóng)田土壤墑情，為春耕備耕、抗旱保苗、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、田間管理等提供科學(xué)依據(jù)，為農(nóng)民增加經(jīng)濟收入提供指導(dǎo)。

1 概況介紹

烏蘭察布市轄11個旗縣市區(qū)，年均降水量為370 mm，雨量集中在7—8月，年平均氣溫為5.3 ℃。大青山橫穿烏蘭察布市中部，形成了前山地區(qū)（大青山以南）溫暖雨量多、后山地區(qū)（大青山以北）多風(fēng)的特殊氣候。

按照《內(nèi)蒙古土壤墑情與旱情監(jiān)測技術(shù)辦法》，烏蘭察布市設(shè)有40個固定農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測點，除集寧區(qū)、卓資縣和察右中旗外，每個旗縣均布設(shè)5個農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測點，其中14個為水澆地監(jiān)測點，26個為旱地監(jiān)測點。農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測采用“三點法”，分別在0～20 cm、20～40 cm土層取樣，測定不同深度的土壤含水量，土壤含水量測定方法采用烘干法［10］。每年4—10月進行農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測，其中4—6月每月加密監(jiān)測6次，7—10月每月常規(guī)監(jiān)測2次；11月到翌年3月為封凍期，不監(jiān)測。

2 農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)2018—2022年烏蘭察布市農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測資料，按地塊類型（水澆地和旱地）分類，將0～20 cm、20～40 cm土層農(nóng)田土壤含水量數(shù)據(jù)進行整理、統(tǒng)計、匯總，分析烏蘭察布市農(nóng)田土壤墑情時空變化特征，計算結(jié)果見表1。

3 農(nóng)田土壤墑情時空變化特征分析

3.1 空間變化特征分析

根據(jù)2018—2022年烏蘭察布市農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，將土壤相對含水量進行匯總，按照前山地區(qū)（察右前旗、興和縣、涼城縣、豐鎮(zhèn)市）、后山地區(qū)（四子王旗、察右后旗、商都縣、化德縣）對地域內(nèi)各旗縣的每層土壤相對含水量和全市平均土壤相對含水量進行對比分析，得到的結(jié)果詳見表2、圖1和圖2。

由圖1可以看出，2018—2022年烏蘭察布市前山地區(qū)0～20 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均偏高2.29%，察右前旗、興和縣和豐鎮(zhèn)市0～20 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均分別偏高0.80%、0.39%、8.51%，涼城縣0～20 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均偏低0.54%；2018—2022年烏蘭察布市前山地區(qū)20～40 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均偏高4.76%，察右前旗、興和縣和豐鎮(zhèn)市20～40 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均分別偏高13.5%、0.53%、7.78%，涼城縣20～40 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均偏低2.76%。

由圖2可以看出，2018—2022年烏蘭察布市后山地區(qū)0～20 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均偏低2.29%，四子王旗、察右后旗和商都縣0～20 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均分別偏低4.45%、5.76%、8.85%，化德縣0～20 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均偏高9.94%；2018—2022年烏蘭察布市后山地區(qū)20～40 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均偏低4.76%，四子王旗、察右后旗和商都縣20～40 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均分別偏低7.39%、0.90%、13.68%，化德縣20～40 cm土層農(nóng)田平均土壤相對含水量較全市平均偏高2.92%。

通過對比分析可知，烏蘭察布市農(nóng)田土壤相對含水量空間分布規(guī)律總體為南高北低，即前山高后山低。受土壤質(zhì)地、局部降水和灌溉的影響，個別站點的土壤相對含水量變化規(guī)律不明顯。

3.2 時間變化特征分析

3.2.1 年際變化分析

由于烏蘭察布市地形和地理位置特點，降水時空分布顯著不均勻，降水量主要集中在7—8月，而7—8月進行常規(guī)監(jiān)測即每月監(jiān)測2次，春耕備播期每月監(jiān)測6次。因此，7—8月降水量對全年農(nóng)田平均土壤相對含水量有較大影響，烏蘭察布市農(nóng)田土壤相對含水量年際變化采用去除7—8月的降水量數(shù)據(jù)。

對2018—2022年烏蘭察布市農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測資料進行統(tǒng)計與對比分析，得到烏蘭察布市農(nóng)田土壤墑情年際變化統(tǒng)計表，詳見表3。

由表3可知，2022年農(nóng)田平均土壤相對含水量為53.11%，為統(tǒng)計年際的最低值；2021年農(nóng)田平均土壤相對含水量為59.55%，為統(tǒng)計年際的最高值。烏蘭察布市0～20 cm土層農(nóng)田土壤相對含水量、20～40 cm土層農(nóng)田土壤相對含水量和平均農(nóng)田土壤相對含水量的年際變化顯著，與降水量的年際變化趨勢基本一致，呈正相關(guān)關(guān)系。

3.2.2 年內(nèi)季節(jié)變化分析

根據(jù)2018—2022年烏蘭察布市農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測各月份土壤相對含水量情況，通過數(shù)據(jù)匯總、計算，得到烏蘭察布市月平均農(nóng)田土壤相對含水量變化圖（詳見圖3），并分析農(nóng)田土壤相對含水量的年內(nèi)季節(jié)變化。

由圖3可以看出，烏蘭察布市農(nóng)田月平均土壤相對含水量總體上呈“S”形變化。4—6月農(nóng)田土壤相對含水量基本呈下降趨勢，6—7月農(nóng)田土壤相對含水量呈顯著上升趨勢，7—10月農(nóng)田土壤相對含水量呈下降趨勢。烏蘭察布市農(nóng)田月平均土壤相對含水量有明顯的季節(jié)性變化，6月農(nóng)田土壤相對含水量為全年最低，7月農(nóng)田土壤相對含水量為全年最高。

4 結(jié)束語

農(nóng)田土壤墑情是反映農(nóng)作物受旱情況的一項重要指標(biāo)，也是分析旱情變化規(guī)律及開展抗旱灌溉的重要依據(jù)。對2018—2022年烏蘭察布市40個農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)進行梳理、匯總、分析，從空間和時間兩個維度分析，得出以下結(jié)論。①烏蘭察布市農(nóng)田土壤相對含水量空間分布規(guī)律總體為南高北低，即前山高后山低。受土壤質(zhì)地、局部降水和灌溉的影響，個別站點的農(nóng)田土壤相對含水量變化規(guī)律不明顯。②烏蘭察布市農(nóng)田土壤相對含水量的年際變化顯著，與降水量的年際變化趨勢基本一致，呈正相關(guān)關(guān)系。烏蘭察布市農(nóng)田土壤相對含水量也存在明顯的季節(jié)性變化，月平均農(nóng)田土壤相對含水量總體上呈“S”形變化，6月農(nóng)田土壤相對含水量為全年最低，7月農(nóng)田土壤相對含水量為全年最高。

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基金項目：農(nóng)業(yè)節(jié)水與農(nóng)田墑情監(jiān)測項目（烏農(nóng)財〔2023〕276號）。

作者簡介：安志燕（1986—），女，碩士，工程師，研究方向：土壤墑情監(jiān)測、農(nóng)業(yè)節(jié)水、耕地質(zhì)量保護和農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣。

通信作者：武寶龍（1987—），男，本科，助理農(nóng)藝師，研究方向：農(nóng)業(yè)節(jié)水、耕地質(zhì)量和資源環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣。