濟寧地區典型土壤質地水分變化規律

李春光++許夢宇++侯紅運

摘 要：利用濟寧地區具有代表性的4種土壤質地（壤粘土、壤土、粘土、砂土）4個站點濟寧、曲阜、汶上、泗水2010—2016年自動土壤水分觀測站資料，對4種不同土質在季節和不同深度上的變化進行了分析，并根據土壤水分盈虧計算方法，得出不同土質不同層次的盈虧規律。結果表明：在季節上由于土質、降水和灌溉量的不同，各站點土壤水分的季節變化既有相似性，又存在著區域差異性?？偟膩砜矗寥浪旨竟澴兓鼙镜貐^降雨的強烈影響，與當地降水季節性變化相一致。土壤水分含量隨深度增加變化幅度逐漸減少，且自上而下大致可分為3個層次，分別為活躍層（0～40cm）、次活躍層（40～60cm）、相對穩定層（80～100cm）。不同土質土壤水分的盈虧值出現的階段不同，但4—6月份各種土質和不同層次均處于虧缺狀態。

關鍵詞：土壤質地；水分變化

中圖分類號：P426.68 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170732010

引言

土壤水分的變化在農業生產中起著重要作用，不同土壤質地和結構影響著水分的動態變化，對植物的生長有著重要的影響。不少學者對土壤水分在不同區域、內容等方面進行了研究。如李學斌研究了寧夏中部干旱帶鹽池縣封育沙地在自然狀態下的流動沙地，對不同封育年限的封育沙地的土壤水分時空變化。楊婕等研究了不同供水條件下旱稻農田土壤水分變化。隨著精細農業的發展，將研究區域空間尺度從大尺度的省級以上區域轉向省級以下的縣級區域以及更小尺度的區域，使氣象為農服務更好與農業生產緊密結合。但針對濟寧地區不同土壤質地農田土壤水分動態變化的研究尚未見報導。隨著觀測時間的延續和土壤水分資料的積累，為進行土壤水分長期定位觀測數據的定量分析提供了條件。

本文選用具有代表濟寧地區不同土質壤粘土、壤土、粘土、砂土4個站點2010—2016年自動土壤水分觀測站資料，對濟寧地區不同土質土壤水分的動態變化進行定量分析，目的在于進一步了解本轄區不同質地土壤水分動態變化規律，從而為節水灌溉提供科學依據。

1 研究地點概況及資料與方法

1.1 研究地點概況

濟寧市位于魯西南，N3527′，E11635′，地處華東與華北、山東半島與中原地區、長江流域與黃河流域的結合部，蘇魯豫皖4省交界帶，總面積10685km2。全區主要分布土壤有壤粘土、壤土、粘土及砂土。種植作物主要有冬小麥、夏玉米、大豆等。

1.2 資料與方法

本文資料來源于2010—2016年0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40 cm、40～50cm、50～60cm、70～80cm、80～100cm 8個層次濟寧、曲阜、泗水、汶上土壤水分自動站體積含水率資料，其中濟寧2010年0～50cm土壤水分資料為人工測墑。站點地理信息表見表1。

土壤水分盈虧評價方法，當土壤濕度低于生長阻滯濕度時，利用公式（1），計算出虧缺土壤蓄水量。生長阻滯濕度一般為田間持水量65%～70%，在這里取68%的田間持水量為生長阻滯濕度。

（1）

當土壤濕度高于田間持水量時，利用公式（2）計算出盈余土壤蓄水量。

（2）

式中Q1為虧缺土壤蓄水量（mm），為負值；Q2為盈余土壤蓄水量（mm）；W0為田間持水量（%）；W為實測土壤重量含水量（%），H為土層厚度（cm）；R為土壤容重（g/cm3）。

當土壤濕度介于生長阻滯濕度與田間持水量時，不做計算，此時土壤蓄水量不存在盈虧。通過計算4個站點不同時期、不同土層的土壤蓄水量的盈虧值，來評價農田土壤水分對作物有效程度和農田旱澇程度。

2 結果與分析

2.1 土壤水分的耕作層季節變化

從圖1可以看出，由于土質、降水和灌溉量的不同，各站點土壤水分耕作層（0～50cm）的季節變化存著相似性和區域差異性。

相似性：

春季快速失墑期，4月下旬—6月下旬，這一期間小麥進入旺盛的生長期，深層土壤水分的消耗量也隨之增大，加之此期溫度快速升高，雨水稀少，風力較大，蒸散加劇，是一年中土壤水分消耗最快最大時期，一般年份此期極易形成干旱。

夏季快速增墑期。7月上旬—9月中旬，隨著雨季的來臨，降水充沛，農田土壤水分收入大于支出，土壤水分得到很大的補充和積聚，含水量顯著增加。

秋季緩慢消耗期。9月下旬—11月下旬。隨著雨季的結束，降水量的減少，氣溫下降，加之此期多為冬小麥苗期，田間消耗散發較少，使得此期出現緩慢消耗的時期。

冬季平穩期。12月上旬—次年2月，由于各地普遍進行冬灌，這一階段初期出現一次增墑，隨后由于氣溫急劇降低，土壤凍結，土壤水分耗散較小，同時降水也較少，土壤濕度表現較為穩定。

總體來看，土壤水分季節變化受本地區降雨的強烈影響，與當地降水季節性變化相一致。

區域差異性：

各站由于降水、蒸散、土壤物理特性的不同，其土壤水分變化又有各自的特點。如濟寧站除5—7月0～50cm體積含水量變化較大外，其它各月各層次體積含水量變化較為平緩，基本呈“V”型；曲阜站4—9月0～30cm體積變化較為劇烈，基本呈鋸齒狀上下振蕩。

2.2 土壤水分垂直變化規律

如圖2所示可以看出，濟寧地區土壤水分隨深度增加變化幅度逐漸減少，自上而下大致可分為3個不同層次。

活躍層（0～40cm）：直接受氣象因素和人為活動影響大，水分含量變化較大，平均變化幅度在7.9%～20.6%左右，泗水（砂土）和曲阜（壤土）變化幅度高于其他土質，濟寧（壤粘土）變化幅度較為平穩。

次活躍層（40～60cm）：此層受人為活動影響因素較小，但降水、蒸發和多數作物根系都能影響此層，平均變化幅度為1.7%～7.7%左右。曲阜（壤土）變化幅度高于其他土質。

相對穩定層（80～100cm）：此層氣象因素和根系活動影響較小，曲線變化平緩，年際變化不大。

2.3 土壤水分盈虧狀況的變化規律

濟寧0～60cm各層土壤蓄水量盈虧值隨時間和深度的變化規律。從5月中旬0～10cm土層水分開始出現略虧缺，至6月中旬0～60cm各層次均出現了不同程度的虧缺值，虧缺量最大為5.9mm；7—9月份隨著雨季的來臨，土壤水分得到很大的補充，7月上旬10cm出現了略盈，其它時段和層次表現出現不盈不虧的狀態，各層次土壤水分對作物生長發育比較適宜。10月雨季結束，土壤水分支出大于收入，10月中旬—11月下旬，20～40cm出現了略虧缺狀態，40～50cm又出現了略盈余。

曲阜0～30cm虧缺量較大，全年除7月上旬略有盈余外，其它時段不同層次均處于虧缺，虧缺量最大時段為4月下旬—5月上旬，平均為11.1mm，40～50cm較為適宜，不盈不虧。

泗水全年0～10cm均處于虧缺狀態，虧缺量最大達16.0mm，10～20cm 4月—6月均處于虧缺狀態，虧缺量最大值為3.7mm，其余時段不盈不虧。

汶上0～10cm盈虧起伏較大，7月、9月、11月有盈余，且盈余量較大，最大達67.4mm，而其它時段均處于虧缺，虧缺量平均達13.0mm。

3 結論

由于土質、降水和灌溉量的不同，各站點土壤水分的季節變化既有相似性，又存在區域差異性?？偟膩砜赐寥浪旨竟澴兓鼙镜貐^降雨的強烈影響，與當地降水季節性變化相一致。

土壤水分隨深度增加變化幅度逐漸減少，自上而下大致可分為3個不同層次：活躍層（0～40cm）、次活躍層（40～60cm）、相對穩定層（80～100cm）。

不同站點出現的盈虧規律不同，總的來說無論何種土質4—6月份不同層次均處于缺水狀態。

參考文獻

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