土壤墒情监测和预报.doc

1、土壤墒情监测和预报【摘要】对现今国内外的土壤水分的监测和预报技术进行阐述，为各地的土壤墒情的监测和预报，以及科学用水、提高灌溉管理水平提供参考。 【关键词】土壤墒情 ， 监测 ， 预报， 抗旱 【 abstract 】 now of the soil moisture at home and abroad to monitoring and forecast of technology is expounded, for all over the monitoring and forecast of soil moisture content, as well as the science,

2、improve the management level of irrigation water to provide the reference. 【 key words 】 the soil moisture content, monitoring, forecast, and drought 中图分类号：S332.4 文献标识码：A 文章编号： 前言 墒情监测可以为农业结构调整和重要农事活动提供科学的指导和直接的服务。通过土壤墒情监测信息的积累和演变规律的探索，可以为新技术的创新及成果的转化提供丰富的依据。 土壤墒情的含义 墒情，指土壤湿度的情况。土壤湿度是土壤的干湿程度，即土壤的实际含

3、水量，可用土壤含水量占烘干土重的百分数表示，也可以土壤含水量相当于田间持水量的百分比，或相对于饱和水量的百分比等相对含水量表示。 土壤墒情监测的意义 2.1 是可以为政府部门准确地引导和组织农民，进行农业结构调整和生产布局，做出科学的宏观决策； 2.2 是可以为农技推广部门和农民适时制定和采取补水灌溉及农田蓄水保墒措施做到因土视墒施肥，为提高旱地补水施肥效益提供科学依据； 2.3 是可以因地制宜地指导旱作农业田间基础设施建设，提高国家基本建设投资效益 2.4 墒情监测可以为验证国家项目建设投资和农技服务成效提供评价依据。 3.土壤墒情监测点的建立 3.1 是按照农业区划、降水量分布、地形地貌、

4、土壤特性、种植制度、农 业生产水平等综合考虑，选择代表性强、采样方便、工作人员责任心强、 农户愿意合作的地方建点。 3.2 是旱作农业项目核心示范区必须建点。 3.3 是监测点必须保证能 3 年-5 年或更长时期的稳定。 3.4 是以省为单位进行网络化布点，以县为单位具体实施。县级布点时也可以建立一个简单的监测网络。 4.土壤墒情观测 土壤墒情就是自然条件下土壤保持的水分量。通常土壤含水量的表示方法有两种：一种是以重量百分数表示土壤含水量；一种是以容积百分数表示土壤含水量，我们通常采用第一种。计算公式如下： W 水重=（W 湿上一 W 干土)/W 干土100 4.1 土壤含水量平面测点布设 代

5、表性地块平面布点方法可采用均匀布点法，一般同时设 2 个采样点，墒情监测站的土壤含水量采用同一平面深度点的均值，采样点之间应保持一定的距离，采样点的位置一经确定，应保持相对稳定，不应做较大的改变，同时应考虑采样位置对周围地貌的代表性。 4.2 土壤墒情测定方法 4.2.1 采样时段：采样时段按规定 36 月、911 月每月逢 1 取样一次，中间间隔 10 天。另外当一天降雨量达到 10cm 时则次日取样。 4.2.2 采样仪器：采样仪器应选取常用的一种，且观测仪器应保持相对稳定性，不能随便改变观测仪器，并注意保养和维护。 4.2.3 土样采取：土样应在同一地点的不同深度上重复取样 3 次每次取

6、 30509 左右。土样装入铝盒前应清除净盒中残留泥土，土样装入铝盒后盖紧盒盖并用布擦净盒外泥土，以保证所采土样的准确性。将铝盒放入塑料袋中、避免阳光曝晒并及时送人室内称重。 4.2.4 土样称重：土样称重采用 1的天平，所采土样必须 1 次全部参加称重，且不可分次或将其中的部分丢弃，称重方法和泥沙称重一样。4.2.5 土样烘干：土样烘干时取掉盒盖，放入烘箱，在 10110，持续恒温 68h。关闭烘箱电源，待冷却后取出盒盖盖好放人干燥器中冷却至常温后再称重。 5.监测分析 5.1 土壤水分随降雨量变化 当取样前天气连续几天无雨时，因植株间土壤表面的水分蒸发和作物蒸发使上层土壤含水量减少，形成梯

7、度形式，10cm 处的含水量最小，50cm 处的含水量最大，20cm 处的居中。当取样前最近几天连续有雨或雨量大时，作物根郝吸水层土壤含水量超过了田间持水量时，剩余水量向吸水层以下的土层渗漏，形成倒梯度形式，10cm 处的含水量最大，20cm处的次之，50cm 处的最小。 5 月份降水及墒情观测数据 5.2 农田土壤水分的年际变化特征 一般土壤水分随时间的变化具有如下个特点：由于作物需水规律和气候的周期变化，使土壤水分的变化呈周期性；由于某些随机的气候波动，使土壤水分的变化在不同年份的相同阶段并不相同；由于气候的变化或生态环境的变迁，使土壤水分在不同年份呈上升或递减趋势。灌区土壤水分年际间的变

8、化随年际降雨量变动呈周期性变化，降雨量丰富的年份比降雨量少的年份土壤水分含量高。 5.3 土壤水分和地下水位的关系 一般地块在冬小麦返青后开始灌溉，且灌溉水量大，地下水位上升，土壤含水量也急剧上升。在夏天雨季时，随降雨量的增多，地下水水位开始上升。土层 的 平 均 含 水 量和地下水保持着同样的变化趋势。但在 10 月份之后，随着温度的下降，土壤水分保持在一个相对低的稳定状态，此时地下水对它的影响较小。 5.4 农田土壤水分的垂直变化特征 土壤水分在各层土壤中的分布，随各层土壤性质、作物根系分布状况和气象因素而变化，不同季节、不同地区土壤水分的垂直分布在同一层次的土壤变化范围不同。表层 0-2

9、0cm 的土壤水分含量变化迅速，20-40cm 土壤水分含量稍微低于前者水平，以后各层的土壤水分含量又开始增加，且土壤水分变化速率较慢，土壤水分相对稳定。以图为例，并且由图可知土壤水分变化可分为三个层次。 表层急变层（1020cm） 。该层受气象因素和耕作措施的影响最为显著，在全年不同时期变化很大。在小麦返青灌水及雨季蓄墒时期最大。中间活跃层（2060cm） 。此层为作物根系的主要分布层，也是积蓄降水的主要土壤层次。灌区由于春季降水偏少，主要靠灌溉补充土壤水分，春季底墒的土壤湿度最高。 底部相对稳定层（60100cm） 。由于作物根系分布愈向下愈少，水分消耗相对减少，降水等气象因子对其影响也不

10、断减小，该层的土壤水分含量一般比上层要高。地下水水位是影响该层土壤含水量的主要因素，地下水水位较浅的站点，该层的土壤水分含量比地下水水位深的站点稍高。 6.土壤墒情预报方法 目前国内外土壤墒情预报研究所采用的方法概括起来可大致分为经验公式法水量平衡法消退指数法土壤水动力学法时间序列法神经网络模型法遥感监测法等几类。 6.1 经验公式法 土壤含水量与降雨、气温、饱和差等有着密切的关系。气温从一定程度上反映了地表接受太阳辐射的状况。气温越高，接受的太阳辐射越多，地表蒸发和作物蒸腾都将增加，所以，土壤含水量与气温为负相关。根据水汽扩散理论，地表蒸发与饱和差成正比，饱和差越大，地表蒸发越大，所以土壤含

11、水量与饱和差亦为负相关。康绍忠通过研究发现，时段末土壤含水量与时段初含水量、时段累积降雨量、日平均气温或时段末土壤含水量与时段初土壤含水量、累积降雨量、日平均饱和差具有较好的多元线性关系 6.2 水量平衡法 水量平衡法是建立在水量平衡原理之上的：在任意土壤区域，一定时段内进入的水量与输出的水量之差等于该区域内的贮水变化量。 6.3 消退指数法 土壤水分状况是由气候、土壤、作物等多种因素综合决定的。土壤水分的减少是由蒸发蒸腾和深层渗漏造成的，除较大降雨或灌溉后短期内有一定量的深层渗漏外，一般情况下下边界水分通量比蒸发蒸腾量要小很多。在土壤水分胁迫条件下，蒸发蒸腾量与土壤贮水量之间近似为线性关系。

12、消退指数法是通过分析消退指数与其影响因素之间的相关关系，建立消退指数与其影响因素间的统计模型，进而对土壤墒情进行预报的方法。 6.4 时间序列法 土壤水分随时间的变化具有如下三个特点：其一是由于气候和作物种植等因素的趋势性变化，使其土壤水分的变化在不同年份呈趋势性的上升或下降；其二是由于作物需水规律和气候要素的年周期变化使土壤水分动态呈周期性；其三是由于某些随机性的气候波动，使土壤水分在不同年份的相同阶段并不相同。 7、结语：随着灌溉技术的飞速发展，墒情监测和预报的意义越来越大，而且水资源的缺乏将使水资源成为一种战略资源，对社会经济的发展起着决定性的作用，对灌溉的适时性与适量性提出了更高的要求，即对墒情预报提出了更高的要求这将使土壤墒情的监测和预报成为农业水土工程学科一个重要的发展方面。 参考文献： 1张胜平;苏传宝，土壤墒情变化规律及预报模型研究期刊论文-西北水资源与水工程 2蒋洪庚;夏自强;陈海芳，区域土壤墒情模型研究期刊论文-河海大学学报(自然科学版) 2000(05) 3高福栋;肖华;杜文成，北京简易土壤墒情预报方法介绍期刊论文-北京水利 2005(01) 4沈晋;王文焰;沈冰，动力水文实验研究 1991