陜西省土壤墑情監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)狀分析及建議

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(kāi)展抗旱灌溉的重要依據(jù)。土壤墑情監(jiān)測(cè)是指定點(diǎn)定時(shí)對(duì)土壤含水量進(jìn)行測(cè)定，及時(shí)了解土壤水分過(guò)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(shuō)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(huì)的可持續(xù)發(fā)展。適時(shí)掌握土壤墑情，對(duì)于合理灌溉、節(jié)約用水、抗旱保收具有重要的指導(dǎo)意義。

1 概述

1.1 氣候特征

陜西省位于中國(guó)西北內(nèi)陸腹地，地域南北長(zhǎng)，東西窄。以秦嶺為界，分屬黃河、長(zhǎng)江兩大流域，全省面積20.58萬(wàn)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(zhǎng)，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(zhǎng)城沿線(xiàn)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(rùn)氣候，陜南盆地為北亞熱帶濕潤(rùn)氣候，山地大部為暖溫帶濕潤(rùn)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 水文特征

1.2.1 降水

陜西省地處我國(guó)干旱和濕潤(rùn)氣候的過(guò)渡地帶，從北到南在緯度、地形、大氣環(huán)流及水汽來(lái)源等方面差異懸殊。陜西省年降水量的分布趨勢(shì)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(cāng)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(zhǎng)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。

1.2 蒸發(fā)

陜西省水面蒸發(fā)量的變化趨勢(shì)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。

2 墑情監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)狀分析

2017年7月，陜西省水文局對(duì)《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(cè)站建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行了摸底調(diào)查。經(jīng)調(diào)查，“國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)”二期陜西省（后全用二期代替）已建設(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(kāi)始開(kāi)展墑情監(jiān)測(cè)工作以來(lái)已建設(shè)61處固定站，后續(xù)規(guī)劃建設(shè)30處移動(dòng)站。二期建設(shè)的102處固定站，均為自動(dòng)設(shè)備采集、傳輸，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)，時(shí)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(huì)擾動(dòng)土壤結(jié)構(gòu)，監(jiān)測(cè)成果區(qū)域代表性較好。水文局建設(shè)的61處固定站，41個(gè)站點(diǎn)為人工取土烘干法監(jiān)測(cè)，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(hào)，然后回室內(nèi)進(jìn)行稱(chēng)重、烘干、再稱(chēng)重，從而計(jì)算出土壤的含水率[1]。這種工作方法操作簡(jiǎn)單，測(cè)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(shí)效性較差，且不能連續(xù)監(jiān)測(cè)。另外20個(gè)站點(diǎn)為自動(dòng)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(cè)成果區(qū)域代表性不夠好。

其它陜西省氣象部門(mén)、農(nóng)業(yè)部門(mén)在全省布設(shè)墑情監(jiān)測(cè)站點(diǎn)情況無(wú)法了解，是否存在重復(fù)建設(shè)難以判斷，所以本文僅對(duì)水利系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)墑情監(jiān)測(cè)站網(wǎng)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

二期建設(shè)墑情監(jiān)測(cè)站點(diǎn)102處，全省107個(gè)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(gè)城區(qū)外，其他102個(gè)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(lèi)別代表面積最大的代表性地塊[2]。

水文局墑情監(jiān)測(cè)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(dòng)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(gè)站點(diǎn)，占到人工站總數(shù)的32%。20處自動(dòng)站考慮到設(shè)備安全及運(yùn)行維護(hù)問(wèn)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(cè)站點(diǎn)102處和水文局建設(shè)的墑情監(jiān)測(cè)站點(diǎn)41處存在重復(fù)建設(shè)情況，有26個(gè)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(cè)站點(diǎn)147個(gè)。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(cè)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(mǎn)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(jiàn)表1。

表1 陜西省水利系統(tǒng)墑情監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)量及布設(shè)密度統(tǒng)計(jì)表

3 存在問(wèn)題

（1）重復(fù)建設(shè)問(wèn)題。二期建設(shè)102處墑情監(jiān)測(cè)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(huì)造成以下幾個(gè)后果：一是在墑情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)容易混亂；二是監(jiān)測(cè)工作重復(fù)，無(wú)形中加大了工作量，造成人力浪費(fèi)。

（2）資料代表性問(wèn)題。考慮到設(shè)施設(shè)備的安全性和運(yùn)行維護(hù)問(wèn)題，水文局已建20處自動(dòng)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(cè)工作經(jīng)費(fèi)落實(shí)問(wèn)題。水文局自2009年以來(lái)陸續(xù)建設(shè)了41處人工墑情監(jiān)測(cè)站和20處自動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)站，分布在省內(nèi)11個(gè)市（區(qū)），向省抗旱工作管理部門(mén)及時(shí)、準(zhǔn)確地提供了大量詳實(shí)的土壤墑情監(jiān)測(cè)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(wàn)元資金用于墑情監(jiān)測(cè)，墑情監(jiān)測(cè)工作舉步維艱。

4 建議

（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(duì)水文局61處水文站全部進(jìn)行升級(jí)改造，其中41處人工站全部升級(jí)為自動(dòng)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(dòng)站也全部遷往大田，并在監(jiān)測(cè)地塊豎立永久性標(biāo)志牌，防止人為破壞監(jiān)測(cè)地塊土壤結(jié)構(gòu)，影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代表性。水文局站點(diǎn)升級(jí)改造后，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、信息無(wú)線(xiàn)傳輸，可以監(jiān)測(cè)土壤墑情的動(dòng)態(tài)變化特征，發(fā)布實(shí)時(shí)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(zhuān)業(yè)化指導(dǎo)。為使墑情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠發(fā)揮更大的社會(huì)服務(wù)作用，建議開(kāi)發(fā)墑情監(jiān)測(cè)部門(mén)內(nèi)部工作管理和信息對(duì)外發(fā)布兩部分軟件功能，并對(duì)廣泛使用的智能移動(dòng)終端開(kāi)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(dòng)站后，監(jiān)測(cè)技術(shù)方法改進(jìn)了，勞動(dòng)力得到了解放，但是自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，建議改造時(shí)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(cè)技術(shù)手冊(cè)；中國(guó)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(cè)規(guī)范[S].中國(guó)水利水電出版社，2015.