绥化市春播期土壤墒情的影响因子分析

吕　爽，孔颖异，刘立岩，高赛男（绥化市气象局，黑龙江 绥化152002）



绥化市春播期土壤墒情的影响因子分析

吕爽，孔颖异，刘立岩，高赛男
（绥化市气象局，黑龙江 绥化152002）

1　引言

绥化市是国家商品粮、食用粮的主要基地和农副产品对外的创汇基地。以烤烟、亚麻和甜菜三大经济作物为主，是黑龙江省最大的绿色食品之乡［1］。素有“塞北江南”的美誉［2］。

2　研究内容与方法

本论文基于绥化市设施农业生产专业的天气预报技术研究，共分为四部分：土壤墒情数据采集和气象数据观测、采集及整理，数据对比分析部分和结论。

（1）针对绥化市9个县（市）、一个区的土壤墒情进行收集、整理。选取了2008-2014年平地、岗地、洼地等具有代表性的地质进行数据采集。

（2）对天气现象、降水量级、温度等气象数据进行观察，采集，整理。

（3）对采集的数据进行对比分析。对春季和秋季的温度、降水、大风；春季的第一场透雨；冬季温度和积雪逐年的变化；地面10 cm温度和解冻时间等气象要素进行特征分析，逐个分析影响10 cm、20 cm、30 cm的土壤墒情影响因子，研究气象条件对土壤墒情变化的影响规律。

（4）对影响规律进行总结分析得出结论。根据气象条件对土壤墒情的影响规律，总结经验，建立在不同环境下的相关关系，最终根据常规天气预报预测等得出未来气象要素对土壤墒情影响的变化。

3　结果与分析

3.1降水量对土壤墒情影响变化规律分析

春季降水多以小雨为主，出现较大降水的几率小，降水的有效性相对较高。多年以来，绥化市春季的降水量较少，降水多集中在夏季。当春季降水量小，持续时间长的时候，土壤的水分吸收率高；当降水量大，持续时间短的时候，土壤水分会有径向水份流失。

4月和5月份的降水量在最近几年偏多，但4月土壤墒情仍表现为偏旱的状态，5月土壤墒情中也仅在2010年、2013年表现为正常略偏涝的状态，相反，2009年4月和5月在降水量略少的情况下，同期土壤墒情却偏涝，虽然通过显著水平性检验，但效果并不明显。由此说明，在春播期关键期的降水量变化特征能够展示绥化市春季土壤墒情变化，但同期的降水量（春季的降水量）并不是影响土壤墒情的唯一因子。

虽然对于秋季（9月-10月）的降水与春播期的土壤墒情之间关系及其他应用方面的研究不是很多。但是实践证明，仅仅只用春季的实况降水或春季的实况土壤墒情进行春播生产气象服务的前瞻性不是很强，不能够完全满足为现代农业中的生产服务需求。

前一年秋季的降水量，是东北特有的影响土壤墒情的因子，随着冬季气温的降低，前期储存在土壤中的秋季水分被封冻起来，在第二年的春季，随着温度的不断升高，土壤解冻，去年冬天存储在土壤中的水分增加了春季土壤的含水量，能够缓解春季干旱的发生。秋季降水量与春播期的降水量成正相关关系，所以前一年秋季的降水量能更好的反映出土壤墒情的变化值。

当上年秋季降水量相对少的时候，次年春季土壤中的水分吸收率较高；如果上年秋季降水量较大时，土壤中的水分吸收少，水分就会有径流的损失。

因此，春播关键期（3-4月）10-30 cm土壤墒情与上一年秋季（9-10月）的降水量之间有密切的关系，是缓慢上升的，当绥化市秋季降水总量偏多时，次年的4月份的土壤墒情容易偏大，尤其是在深层土壤墒情的表现更为明显，土壤表层和深层湿润很有利于春播生产；反之，当绥化市的秋季降水总量偏少时，次年4月的土壤墒情值偏小，春季容易发生干旱，不利于春播生产。上一年秋季的降水对次年4月绥化市的土壤墒情影响的主要原因是由于东北秋季温度逐渐下降，降至0℃以下，在降温的同时，会有封冻雨产生，将秋季中所产生的降水在土壤中储存起来，随着冬季到来，气温继续下降，水分被封冻在土壤中，当第二年春季到来，随着气温的不断升高，土壤解冻后，会形成明显的“返浆”现象，土壤又重新变得湿润起来，从而起到了减轻春季干旱发生的可能性。从而说明了上一年秋季的降水量越大，对次年春播关键期（4月）土壤墒情影响就越好，特别是深层的土壤墒情。

5月的土壤墒情和4月的土壤墒情情况类似，表层土壤墒情和深层土壤墒情与上一年秋季的降水均呈明显正相关，通过0.01的显著性水平检验。

绥化市春季（3-4月）历年（1981-2010年）平均降水量15.3 mm，仅占全年的总降水量的6.5%，历年秋季 （9-10月）的平均降水量占全年总降水量的15.3%，秋季平均降水量比春季降水量高8.8个百分点。由以上分析得出：秋季降水和对春播关键期土壤增墒影响较大，但春季降水量对土壤墒情的影响更加明显。

3.2冬季积雪对土壤湿度影响

春季解冻后的第一次墒情好坏主要取决于封冻前降水量多少，因为封冻前的降水除在前期有一定量的蒸发外，此后一直到解冻前，自然降水由于大地封冻而不能渗入到土地中去，所以冬季降水量的多少对春季土壤增墒效果不明显。

虽然冬季的降水量对春季土壤含水量影响不大，但是随着冬季气温降低，土壤表层上冻。土壤中的水分冻结，这个时期是土壤含水量的稳定期。土壤表层封冻后土壤深层的水分不断向上运动形成冻土层，这时土壤失墒比较缓慢，随着早春温度的升高，冻土层中的水分不断溶解，这一时期土壤中的水分蒸发比较缓慢，在冻土层中凝集的水分重新开始下渗，深水层水分回升，这时出现的为早春时候的“返浆水”。此时农作物对水分的需求并不大，基本上可以满足农作物的需求量。所以冬季积雪对春播期的土壤墒情也有很大影响，能够为春播关键期的前期土壤含水量打好基础。

冬季积雪与春季土壤墒情为正相关关系，主要是因为冬季积雪所含的水分渗透到土壤中，并且冬天天气寒冷，能够把土壤中水分封冻起来，封冻起来的水分主要是来自秋季降水，所以最后一次测墒值，能够更好的反映出土壤水分在封冻前的状况。

3.3底墒与春季土壤墒情关系

通过相关性检验，春季土壤墒情与上一年秋季最后一次土壤墒情（以下简称为底墒）的相关性为正相关关系，并且二者之间的正相关关系明显高于上一年秋季的降水量与土壤墒情的关系，而且与深层土壤墒情关系大于与浅层土壤墒情，说明深层底墒才是对封冻时的土壤里水分影响最大，也是影响春播关键期土壤旱情范围的最重要因子，并且土壤墒情与底墒的关系最为直接，若秋季底墒大，则刚进入春播期时的土壤墒情值大，不易发生干旱情况，反之也一样。

3.4第一场透雨日期和10 cm解冻日期对土壤墒情的影响

3.4.1第一场透雨日期对土壤墒情影响

绥化市透雨发生时间较晚，春季透雨量较少，尤其是绥化南部，该区域也是发生春旱机率较高的区域。透雨日期及透雨量在绥化市的空间分布整体较为一致，透雨发生较早的绥化市西北部地区对应较高的透雨量，而绥化市的南部不仅透雨发生时期相对比较晚，且透雨量也比较低。所以对于春播期第一场透雨发生时间越晚，降水量越少，土壤墒情就差，土壤就容易干旱。

3.4.2春季地面10 cm解冻期气候变化特征对土壤墒情影响

春季地面10 cm解冻期主要是在3月下旬-4月上旬期间，是春播期的前期气候，冬季土壤上冻，春季则土壤解冻，尤其是初春季节时，昼夜交替形成了反复的融化、上冻的过程会影响土壤的水分稳定性，使土壤的性质更容易侵蚀，气温是影响这种性质的主要因素，早晚气温的调节与土壤融化的深度，早晚的温差有关，春季10 cm解冻期的平均最高气温减去平均的最低气温所得到的温度为春季10 cm的解冻期的温差，春季10 cm解冻期多年平均温差为11℃，最大温差为 13.3℃，出现在2014年，最小温差为6.9℃，出现在2009年，二者相差1.9倍。2008-2014年，春季10 cm解冻期温差呈波状下降的趋势，平均日最低气温变化幅度与日平均最高气温变化幅度的规律是一致的。因此，随着春季10 cm地温的不断升高，温差呈明显减少趋势，导致土壤发生干旱的程度也将随之降低。

解冻日期的早晚与自然降水被土壤的吸收有负相关关系。绥化市的地面10 cm解冻日期时间发生的比较晚，尤其是绥化北部，当解冻不完全，土壤的渗透能力差，自然降水就很难渗入到土壤中去；发生较早的南部土壤有较好透水性，随着土壤的解冻，土壤的含水量显著递增。

4　结论

（1）绥化市春播期（4、5月）土壤墒情主要与秋季降水量、封冻前的土壤墒情（底墒）有明显的正相关关系，且与封冻前的土壤墒情关系最为显著，对春播期的土壤墒情与秋季降水和春季降水进行对比分析，发现秋季降水对春播关键期土壤增墒效果的贡献更大，但春季降水量对土壤墒情的影响更加明显。绥化市的干旱程度与上一年秋季的降水总量和秋季最后一次测得的土壤墒情值相关关系最为显著，主要的原因是由于东北地区秋冬季节交换特有的冻雨，深层底墒才是对封冻时土壤里的水分影响最大，也是影响春播关键期土壤旱情范围的最重要因子，并且土壤墒情与底墒的关系最为直接，秋季底墒大，则春播期的土壤墒情值大，不易发生干旱情况，反之也一样。春季10 cm解冻日期与春季的土壤墒情存在负相关关系，当解冻不完全，土壤的渗透能力差，自然降水就很难渗入到土壤中去；当土壤有较好透水性，随着土壤的解冻，土壤的含水量显著递增。

（2）上一年的秋季降水量和土壤底墒对于春季土壤墒情具有指导和预测意义，是影响绥化市春播期土壤墒情的主要气候因子，透雨是能够在短期内缓解土壤墒情的因子，对土壤的旱情有直接作用，但维持时间短；春季大风天气是直接影响土壤墒情表层的主要因子；冬季的积雪影响不是十分明显，但解冻日期早能够增加土壤水分吸收；春季的累积降水量对土壤墒情具有很好的气候主体背景作用。

据以上结论表明，春播期的土壤墒情可以根据前期的气候因子分析出来，也可根据中、长期的天气预报定量分析出土壤墒情旱涝的变化趋势，为土壤水分监测预报提供重要的参考依据。

参考文献

［1］罗新兰，芦涛，姜丽霞，曲成军.黑龙江省土壤水分分区与预报［J］．黑龙江农业大学，2012（6）：40-44.

［2］马国柱．中国东北区域土壤湿度的变化及其与气候变化率的关系［J］．气象学报，2000，58（3）：278-287．

文章编号：1002-252X（2016）02-0022-03

收稿日期：2016-3-1

第一作者简介：吕爽（1986-），女，黑龙江省绥化市人，南京信息工程大学，本科生，工程师.