徐州市三年土壤墒情变化趋势研究
利用徐州市2008～2010 年10 个站点的土壤墒情观测资料，对该区域土壤墒情的时空变化规律进行了分析，发现徐州市土壤含水量西部和南部相对较高，东部和北部较低，土壤墒情受降水量和土壤质地影响较大，降水偏少是造成2010 年徐州土壤墒情较差的主要原因。
1 概述
近年，随着全球气候变化、人口增长以及经济社会的迅猛发展，干旱灾害有扩展的趋势，其影响范围已由贫水区向丰水区扩展，由局部向全国延伸，通过近年来使用土壤旱情监测系统的 数据分析显示，因干旱缺水等造成的损失也愈来愈严重。徐州市位于黄淮海平原的东南部，后者是我国重要的粮食产区。此外，徐州市所处的苏北地区较为缺水，正常年景缺水量在30×108m3 左右，干旱年份缺水量高达80×108m3。可以说， 徐州市的土壤墒情情况在反映地区旱情发展方面有一定的代表性。因此，本文分析了近3 年徐州土壤墒情变化规律，试图揭示其变化原因，以便为干旱评估和预测， 以及制定干旱条件下的水资源调配方案等提供依据。
2 研究区概况
徐州市位于江苏省的西北部，介于东经116°22′～118°40′，北纬33°43′～34°58′之间，土地总面积11258km2。该区属暖温带季风气候区，气候四季分明，光照充足，雨量适中，雨热同期。多年平均降雨量为850mm，汛期（6～9 月）多年平均降雨量为580mm，占年内降雨量的68%。年日照时数为2 284~2 495h，年均气温14℃，年均无霜期200~220d。土壤类型有棕土、褐土、紫色土、潮土、砂姜黑土、水稻土六大类，以潮土为主，占总面积的 79.5%。地下水资源丰富，主要为松散岩类孔隙水和碳酸盐类岩溶水。研究所用资料来源于2008～2010 年徐州6 县市的10 个土壤墒情监测站（见图1），土壤水观测期为每年的3～11 月份（非冻期）。土壤含水量采用烘干法测定，取样深度为250px、500px、1000px、1500px 四个层次，取样时间间隔为5d， 同时观测地下水埋深和作物生长状况。
3 土壤墒情动态规律分析
3.1 土壤墒情的水平空间变化
总体而言，徐州市土壤以潮土为主，潮土中粘粒所占得比例较小，土壤可塑性、持水性和通气性都很差，吸水容量小。因此，徐州地区土壤在降雨之后不易把持住水 分，水分极易流失。通过对徐州市10 个墒情监测站不同层次的土壤水分连续3 年进行定位观测，用四点法求得垂向土壤平均含水率， 结果按月统计汇总在表1 中。可以看出， 丰县至敬安土壤含水量呈现递减的趋势，丰县、宋楼两个监测站土壤含水量相对较高，而敬安站土壤含水量相对较低。在徐州南面的汉王、单集、梁集、双沟4 个地方的土壤含水量相对较高。主要是因为：一方面，淮北地区降水量南多北少，导致上述4 个地区的土壤水分补给较为充足；另一方面，徐州南部的土壤普遍为粘壤土， 粘质土分子吸力和毛管孔隙作用比砂壤土要大得多，致使吸持的水分份量也比砂壤土的要大，一般为2～3 倍[1]，所以降雨之后土壤水分不易流失。城岗、新安两地地处徐州东北面，雨量偏少，土壤缺水比较严重。徐州市土壤墒情空间变化可归结为南高北低，西高东低。
3.2 土壤墒情的时程变化
3.2.1 土壤水分年际变化特征
选取靠近徐州市地理中心的单集站来分析近3年土壤墒情年际变化情况，其他站点也有相同的规律。从表2 可以看出， 徐州市土壤水分年际间的变化受降雨因素的影响明显，降雨丰富的年份比降雨少的年份土壤含水量高，2008 年土壤各层的含水量在近3 年中为最高的，且由表层到深层土壤年平均含水量分别为21.3%、24.0%、27.7%、30.1%，呈现递增趋势，而2008年降雨量也是近3 年中最高的，为924.7mm。2009 年和2010 年土壤含水量都较低，尤其是2010 年土壤平均含水量甚至低至23.1%。从图2 可以明显发现，和2008 年同阶段相比，2010 年土壤含水量较低的月份正好发生在4～9 月，而此阶段恰好是农作物需水量较大的时期，所以除了2010 年降雨量偏少外，作物生理需水是导致土壤进一步缺墒的重要原因。
3.2.2 土壤水分季节变化特征
土壤水分仪检 测数据显示土壤水分的季节性变化主要受季节降雨的分布不均、土壤质地和地表植被的生长发育状况共同影响。为了说明徐州市土壤墒情的季节性变化特征，本文选 取西部的丰县、中部的单集和东部的新安3 个站作为典型站点来分析。此3 个站点所在区域为砂壤土区，区域种植农作物主要为小麦，能代表徐州各地区土壤墒情整体变化情况。
根据2008~2010 年丰县、单集和新安观测站的土壤水分动态观测资料， 绘制了250px、500px、1000px和1500px 土层土壤体量含水量随时间的变化曲线（见图3~5）。从图中可以发现，无论是西部的丰县站、中部的单集站，还是东部的新安站，各土层土壤含水量随季节而变化的规律大致相同。从3 月下旬开始，土壤水分开始逐渐减小，到5 月中上旬达到最低值。进入汛期后，土壤含水量因降雨量的增加而逐渐增加，到8 月中旬达到最大值，期间土壤含水量的小幅减低是由于该时段内无降雨，蒸散发较大所致。进入9 月份后，随降水的减小土壤含水量也会逐渐变小， 直至12 月土壤进入冰冻期，土壤含水量会保持在一个稳定的范围内。从含蓄水能力上看，东部的新安站要比西部的丰县站和中部的单集站保墒能力大，但墒情变化速度相对 较慢，这是因为徐州地区东部土壤的粘性程度比西部的高所致。
此外， 土壤墒情还受植被根系和地下水埋深的影响，各土层土壤水分变化速率并不一样，250px 和500px土层受降雨等气象因子影响较大；1500px 的土层则主要受毛管上升作用的影响， 只是在连续降雨补给的情况下，土壤含水量才会有明显的增加，且受土壤的滞蓄作用， 这种增加的趋势在时间上会滞后；1000px 的土层土壤水分的变化情况介于两者之间。
（1）通过对比不同站点收集的土壤墒情资料可知，总体上徐州地区南部土壤含水量比北部高， 西部土壤含水量比东部高。
（2） 从年际角度看，2010 年徐州市降雨总量为654mm，比多年平均降雨量850mm 少了接近200mm，降雨量比往年偏低是导致该年土壤墒情偏低的主要原因，而从季节角度上看，降雨的年内分布不均以及植被生长吸水是土壤缺墒的主要原因。
（3）土壤墒情同季节和降水量的变化趋势基本吻合，土壤含水量总体上有从表层向下层逐渐增加的趋势，而各层土壤含水量的变化幅度在同一方向上却有下降趋势，表层土壤受降雨影响比深层土壤大。
（4）徐州市土壤水的年内变化大致可分为3 个阶段：缓变阶段（11～2 月），这一阶段降雨少，蒸发低，土壤因低温而被冻结， 土壤水分温度测定仪检测数据显示土壤含水率曲线变幅一般在5%左右；严重损耗阶段（3～5 月），这一时期气温回升，蒸散发率增大，而此时徐州市降雨量又较少，所以土壤水消退速度加快， 此阶段的土壤含水量多呈下降趋势，土壤处于缺墒状态；变化剧烈阶段（6～10 月），这一阶段徐州降雨丰沛， 土壤水分含量高， 但这时期气温高，蒸散大，作物生长需水多，如遇气候异常降雨较少时，土壤含水率大幅度下降，而暴雨后又会迅速上升，因而变幅较大，一般处在15%左右。
