呂　爽，孔穎異，劉立巖，高賽男（綏化市氣象局，黑龍江 綏化152002）

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綏化市春播期土壤墑情的影響因子分析

呂爽，孔穎異，劉立巖，高賽男
（綏化市氣象局，黑龍江 綏化152002）

1　引言

綏化市是國(guó)家商品糧、食用糧的主要基地和農(nóng)副產(chǎn)品對(duì)外的創(chuàng)匯基地。以烤煙、亞麻和甜菜三大經(jīng)濟(jì)作物為主，是黑龍江省最大的綠色食品之鄉(xiāng)［1］。素有“塞北江南”的美譽(yù)［2］。

2　研究?jī)?nèi)容與方法

本論文基于綏化市設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)的天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研究，共分為四部分：土壤墑情數(shù)據(jù)采集和氣象數(shù)據(jù)觀測(cè)、采集及整理，數(shù)據(jù)對(duì)比分析部分和結(jié)論。

（1）針對(duì)綏化市9個(gè)縣（市）、一個(gè)區(qū)的土壤墑情進(jìn)行收集、整理。選取了2008-2014年平地、崗地、洼地等具有代表性的地質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

（2）對(duì)天氣現(xiàn)象、降水量級(jí)、溫度等氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察，采集，整理。

（3）對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)春季和秋季的溫度、降水、大風(fēng)；春季的第一場(chǎng)透雨；冬季溫度和積雪逐年的變化；地面10 cm溫度和解凍時(shí)間等氣象要素進(jìn)行特征分析，逐個(gè)分析影響10 cm、20 cm、30 cm的土壤墑情影響因子，研究氣象條件對(duì)土壤墑情變化的影響規(guī)律。

（4）對(duì)影響規(guī)律進(jìn)行總結(jié)分析得出結(jié)論。根據(jù)氣象條件對(duì)土壤墑情的影響規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，建立在不同環(huán)境下的相關(guān)關(guān)系，最終根據(jù)常規(guī)天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)等得出未來(lái)氣象要素對(duì)土壤墑情影響的變化。

3　結(jié)果與分析

3.1降水量對(duì)土壤墑情影響變化規(guī)律分析

春季降水多以小雨為主，出現(xiàn)較大降水的幾率小，降水的有效性相對(duì)較高。多年以來(lái)，綏化市春季的降水量較少，降水多集中在夏季。當(dāng)春季降水量小，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)候，土壤的水分吸收率高；當(dāng)降水量大，持續(xù)時(shí)間短的時(shí)候，土壤水分會(huì)有徑向水份流失。

4月和5月份的降水量在最近幾年偏多，但4月土壤墑情仍表現(xiàn)為偏旱的狀態(tài)，5月土壤墑情中也僅在2010年、2013年表現(xiàn)為正常略偏澇的狀態(tài)，相反，2009年4月和5月在降水量略少的情況下，同期土壤墑情卻偏澇，雖然通過(guò)顯著水平性檢驗(yàn)，但效果并不明顯。由此說(shuō)明，在春播期關(guān)鍵期的降水量變化特征能夠展示綏化市春季土壤墑情變化，但同期的降水量（春季的降水量）并不是影響土壤墑情的唯一因子。

雖然對(duì)于秋季（9月-10月）的降水與春播期的土壤墑情之間關(guān)系及其他應(yīng)用方面的研究不是很多。但是實(shí)踐證明，僅僅只用春季的實(shí)況降水或春季的實(shí)況土壤墑情進(jìn)行春播生產(chǎn)氣象服務(wù)的前瞻性不是很強(qiáng)，不能夠完全滿足為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的生產(chǎn)服務(wù)需求。

前一年秋季的降水量，是東北特有的影響土壤墑情的因子，隨著冬季氣溫的降低，前期儲(chǔ)存在土壤中的秋季水分被封凍起來(lái)，在第二年的春季，隨著溫度的不斷升高，土壤解凍，去年冬天存儲(chǔ)在土壤中的水分增加了春季土壤的含水量，能夠緩解春季干旱的發(fā)生。秋季降水量與春播期的降水量成正相關(guān)關(guān)系，所以前一年秋季的降水量能更好的反映出土壤墑情的變化值。

當(dāng)上年秋季降水量相對(duì)少的時(shí)候，次年春季土壤中的水分吸收率較高；如果上年秋季降水量較大時(shí)，土壤中的水分吸收少，水分就會(huì)有徑流的損失。

因此，春播關(guān)鍵期（3-4月）10-30 cm土壤墑情與上一年秋季（9-10月）的降水量之間有密切的關(guān)系，是緩慢上升的，當(dāng)綏化市秋季降水總量偏多時(shí)，次年的4月份的土壤墑情容易偏大，尤其是在深層土壤墑情的表現(xiàn)更為明顯，土壤表層和深層濕潤(rùn)很有利于春播生產(chǎn)；反之，當(dāng)綏化市的秋季降水總量偏少時(shí)，次年4月的土壤墑情值偏小，春季容易發(fā)生干旱，不利于春播生產(chǎn)。上一年秋季的降水對(duì)次年4月綏化市的土壤墑情影響的主要原因是由于東北秋季溫度逐漸下降，降至0℃以下，在降溫的同時(shí)，會(huì)有封凍雨產(chǎn)生，將秋季中所產(chǎn)生的降水在土壤中儲(chǔ)存起來(lái)，隨著冬季到來(lái)，氣溫繼續(xù)下降，水分被封凍在土壤中，當(dāng)?shù)诙甏杭镜絹?lái)，隨著氣溫的不斷升高，土壤解凍后，會(huì)形成明顯的“返漿”現(xiàn)象，土壤又重新變得濕潤(rùn)起來(lái)，從而起到了減輕春季干旱發(fā)生的可能性。從而說(shuō)明了上一年秋季的降水量越大，對(duì)次年春播關(guān)鍵期（4月）土壤墑情影響就越好，特別是深層的土壤墑情。

5月的土壤墑情和4月的土壤墑情情況類(lèi)似，表層土壤墑情和深層土壤墑情與上一年秋季的降水均呈明顯正相關(guān)，通過(guò)0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。

綏化市春季（3-4月）歷年（1981-2010年）平均降水量15.3 mm，僅占全年的總降水量的6.5%，歷年秋季 （9-10月）的平均降水量占全年總降水量的15.3%，秋季平均降水量比春季降水量高8.8個(gè)百分點(diǎn)。由以上分析得出：秋季降水和對(duì)春播關(guān)鍵期土壤增墑?dòng)绊戄^大，但春季降水量對(duì)土壤墑情的影響更加明顯。

3.2冬季積雪對(duì)土壤濕度影響

春季解凍后的第一次墑情好壞主要取決于封凍前降水量多少，因?yàn)榉鈨銮暗慕邓谇捌谟幸欢康恼舭l(fā)外，此后一直到解凍前，自然降水由于大地封凍而不能滲入到土地中去，所以冬季降水量的多少對(duì)春季土壤增墑效果不明顯。

雖然冬季的降水量對(duì)春季土壤含水量影響不大，但是隨著冬季氣溫降低，土壤表層上凍。土壤中的水分凍結(jié)，這個(gè)時(shí)期是土壤含水量的穩(wěn)定期。土壤表層封凍后土壤深層的水分不斷向上運(yùn)動(dòng)形成凍土層，這時(shí)土壤失墑比較緩慢，隨著早春溫度的升高，凍土層中的水分不斷溶解，這一時(shí)期土壤中的水分蒸發(fā)比較緩慢，在凍土層中凝集的水分重新開(kāi)始下滲，深水層水分回升，這時(shí)出現(xiàn)的為早春時(shí)候的“返漿水”。此時(shí)農(nóng)作物對(duì)水分的需求并不大，基本上可以滿足農(nóng)作物的需求量。所以冬季積雪對(duì)春播期的土壤墑情也有很大影響，能夠?yàn)榇翰リP(guān)鍵期的前期土壤含水量打好基礎(chǔ)。

冬季積雪與春季土壤墑情為正相關(guān)關(guān)系，主要是因?yàn)槎痉e雪所含的水分滲透到土壤中，并且冬天天氣寒冷，能夠把土壤中水分封凍起來(lái)，封凍起來(lái)的水分主要是來(lái)自秋季降水，所以最后一次測(cè)墑值，能夠更好的反映出土壤水分在封凍前的狀況。

3.3底墑與春季土壤墑情關(guān)系

通過(guò)相關(guān)性檢驗(yàn)，春季土壤墑情與上一年秋季最后一次土壤墑情（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為底墑）的相關(guān)性為正相關(guān)關(guān)系，并且二者之間的正相關(guān)關(guān)系明顯高于上一年秋季的降水量與土壤墑情的關(guān)系，而且與深層土壤墑情關(guān)系大于與淺層土壤墑情，說(shuō)明深層底墑才是對(duì)封凍時(shí)的土壤里水分影響最大，也是影響春播關(guān)鍵期土壤旱情范圍的最重要因子，并且土壤墑情與底墑的關(guān)系最為直接，若秋季底墑大，則剛進(jìn)入春播期時(shí)的土壤墑情值大，不易發(fā)生干旱情況，反之也一樣。

3.4第一場(chǎng)透雨日期和10 cm解凍日期對(duì)土壤墑情的影響

3.4.1第一場(chǎng)透雨日期對(duì)土壤墑情影響

綏化市透雨發(fā)生時(shí)間較晚，春季透雨量較少，尤其是綏化南部，該區(qū)域也是發(fā)生春旱機(jī)率較高的區(qū)域。透雨日期及透雨量在綏化市的空間分布整體較為一致，透雨發(fā)生較早的綏化市西北部地區(qū)對(duì)應(yīng)較高的透雨量，而綏化市的南部不僅透雨發(fā)生時(shí)期相對(duì)比較晚，且透雨量也比較低。所以對(duì)于春播期第一場(chǎng)透雨發(fā)生時(shí)間越晚，降水量越少，土壤墑情就差，土壤就容易干旱。

3.4.2春季地面10 cm解凍期氣候變化特征對(duì)土壤墑情影響

春季地面10 cm解凍期主要是在3月下旬-4月上旬期間，是春播期的前期氣候，冬季土壤上凍，春季則土壤解凍，尤其是初春季節(jié)時(shí)，晝夜交替形成了反復(fù)的融化、上凍的過(guò)程會(huì)影響土壤的水分穩(wěn)定性，使土壤的性質(zhì)更容易侵蝕，氣溫是影響這種性質(zhì)的主要因素，早晚氣溫的調(diào)節(jié)與土壤融化的深度，早晚的溫差有關(guān)，春季10 cm解凍期的平均最高氣溫減去平均的最低氣溫所得到的溫度為春季10 cm的解凍期的溫差，春季10 cm解凍期多年平均溫差為11℃，最大溫差為 13.3℃，出現(xiàn)在2014年，最小溫差為6.9℃，出現(xiàn)在2009年，二者相差1.9倍。2008-2014年，春季10 cm解凍期溫差呈波狀下降的趨勢(shì)，平均日最低氣溫變化幅度與日平均最高氣溫變化幅度的規(guī)律是一致的。因此，隨著春季10 cm地溫的不斷升高，溫差呈明顯減少趨勢(shì)，導(dǎo)致土壤發(fā)生干旱的程度也將隨之降低。

解凍日期的早晚與自然降水被土壤的吸收有負(fù)相關(guān)關(guān)系。綏化市的地面10 cm解凍日期時(shí)間發(fā)生的比較晚，尤其是綏化北部，當(dāng)解凍不完全，土壤的滲透能力差，自然降水就很難滲入到土壤中去；發(fā)生較早的南部土壤有較好透水性，隨著土壤的解凍，土壤的含水量顯著遞增。

4　結(jié)論

（1）綏化市春播期（4、5月）土壤墑情主要與秋季降水量、封凍前的土壤墑情（底墑）有明顯的正相關(guān)關(guān)系，且與封凍前的土壤墑情關(guān)系最為顯著，對(duì)春播期的土壤墑情與秋季降水和春季降水進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)秋季降水對(duì)春播關(guān)鍵期土壤增墑效果的貢獻(xiàn)更大，但春季降水量對(duì)土壤墑情的影響更加明顯。綏化市的干旱程度與上一年秋季的降水總量和秋季最后一次測(cè)得的土壤墑情值相關(guān)關(guān)系最為顯著，主要的原因是由于東北地區(qū)秋冬季節(jié)交換特有的凍雨，深層底墑才是對(duì)封凍時(shí)土壤里的水分影響最大，也是影響春播關(guān)鍵期土壤旱情范圍的最重要因子，并且土壤墑情與底墑的關(guān)系最為直接，秋季底墑大，則春播期的土壤墑情值大，不易發(fā)生干旱情況，反之也一樣。春季10 cm解凍日期與春季的土壤墑情存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，當(dāng)解凍不完全，土壤的滲透能力差，自然降水就很難滲入到土壤中去；當(dāng)土壤有較好透水性，隨著土壤的解凍，土壤的含水量顯著遞增。

（2）上一年的秋季降水量和土壤底墑對(duì)于春季土壤墑情具有指導(dǎo)和預(yù)測(cè)意義，是影響綏化市春播期土壤墑情的主要?dú)夂蛞蜃樱赣晔悄軌蛟诙唐趦?nèi)緩解土壤墑情的因子，對(duì)土壤的旱情有直接作用，但維持時(shí)間短；春季大風(fēng)天氣是直接影響土壤墑情表層的主要因子；冬季的積雪影響不是十分明顯，但解凍日期早能夠增加土壤水分吸收；春季的累積降水量對(duì)土壤墑情具有很好的氣候主體背景作用。

據(jù)以上結(jié)論表明，春播期的土壤墑情可以根據(jù)前期的氣候因子分析出來(lái)，也可根據(jù)中、長(zhǎng)期的天氣預(yù)報(bào)定量分析出土壤墑情旱澇的變化趨勢(shì)，為土壤水分監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)提供重要的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

［1］羅新蘭，蘆濤，姜麗霞，曲成軍.黑龍江省土壤水分分區(qū)與預(yù)報(bào)［J］．黑龍江農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012（6）：40-44.

［2］馬國(guó)柱．中國(guó)東北區(qū)域土壤濕度的變化及其與氣候變化率的關(guān)系［J］．氣象學(xué)報(bào)，2000，58（3）：278-287．

文章編號(hào)：1002-252X（2016）02-0022-03

收稿日期：2016-3-1

第一作者簡(jiǎn)介：呂爽（1986-），女，黑龍江省綏化市人，南京信息工程大學(xué)，本科生，工程師.