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作者：王彥平金磊宋衛(wèi)士李曉波單位：呼倫貝爾市氣象局鄂溫克旗牧業(yè)氣象試驗(yàn)站

土壤干旱標(biāo)準(zhǔn)測定

利用2005年和2010年測定的田間持水量，每隔10cm為一個(gè)層次，分別計(jì)算0~100cm各層次占田間持水量40%、45%、55%、65%時(shí)對(duì)應(yīng)的土壤水分總貯存量，作為該層的土壤含水量(表1)。由表1得出，0~100cm土壤含水量≤57mm，即各層次平均達(dá)到特旱標(biāo)準(zhǔn)；0~100cm土壤含水量57~58mm，各層次平均達(dá)到重旱標(biāo)準(zhǔn)；0~100cm土壤含水量58~71mm，各層次平均達(dá)到中旱標(biāo)準(zhǔn)；0~100cm土壤含水量71~84mm，各層次平均達(dá)到輕旱標(biāo)準(zhǔn)；0~100cm土壤含水量≥84mm，各層次土壤無干旱發(fā)生。為了全面反映土壤上層、中層、下層旱澇情況，根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)了0~20cm土層、0~50cm土層、0~100cm土層水分達(dá)到田間持水量40%、45%、55%、65%的土壤含水量標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

土壤概率分析

通過對(duì)2001年4月28日至2010年10月28日共65次天然牧草監(jiān)測場土壤濕度測定資料，分層次按表2土壤含水量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行旱澇等級(jí)劃分，結(jié)果見表3。從表3看出，2000－2010年4－10月，天然牧草監(jiān)測場0~20cm土層出現(xiàn)特旱27次，占42%，出現(xiàn)重旱2次，占3%，出現(xiàn)中旱5次，占8%，出現(xiàn)輕旱3次，占5%，出現(xiàn)干旱總頻次37次，占58%，無旱情28次，占42%；0~50cm土層出現(xiàn)特旱23次，占35%，出現(xiàn)重旱3次，占5%，出現(xiàn)中旱6次，占9%，出現(xiàn)輕旱7次，占11%，出現(xiàn)干旱總頻次39次，占60%，無旱情25次，占40%；0~100cm土層出現(xiàn)特旱15次，占23%，出現(xiàn)重旱2次，占3%，出現(xiàn)中旱11次，占17%，出現(xiàn)輕旱9次，占14%，出現(xiàn)干旱總頻次37次，占57%，無旱情28次，占43%。通過上述分析初步得出：呼倫貝爾西部草原土壤上層特旱發(fā)生頻次較高，土壤中、下層中旱和輕旱發(fā)生頻次較高，重旱在各層土壤發(fā)生頻次均較低。各層次干旱發(fā)生頻率均在55%以上，說明干旱是呼倫貝爾西部草原主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。

土壤干旱季節(jié)變化特征

1天然牧草生長期內(nèi)各層土壤含水量變化規(guī)律為了全面反映草地不同時(shí)期土壤水分變化規(guī)律，分4－5月(春季)，6－8月(夏季)，9－10月(秋季)三個(gè)時(shí)段對(duì)牧草監(jiān)測場土壤干旱特征進(jìn)行了分析。為了全面反映草地不同時(shí)期土壤水分變化規(guī)律，將天然牧草從返青至枯黃(4－10月)階段0～20cm、0～50cm和0～100cm各層土壤水分總貯存量繪制成圖1。由圖1可見其大致呈“雙峰”曲線的變化趨勢，峰值分別出現(xiàn)在4月下旬和8月中旬。根據(jù)半干旱地區(qū)的氣候類型可將牧草全生育期內(nèi)土壤水分總貯存量季節(jié)性動(dòng)態(tài)劃分為三個(gè)時(shí)段：即4月上旬至6月上旬，土壤大量跑墑時(shí)期，各層土壤相對(duì)濕度曲線表現(xiàn)為“先增后降”的趨勢，4月上旬至下旬，隨著春季氣溫驟然回升，積雪迅速融化下滲，土壤水分總貯存量表現(xiàn)為增加的趨勢，5月上旬至6月上旬，氣溫繼續(xù)回升，風(fēng)力偏大，地表蒸發(fā)量加大，土壤水分總貯存量表現(xiàn)為降低的趨勢；6月上旬至8月下旬，土壤水分變化顯著時(shí)期，這一時(shí)期是天然牧草生長旺盛時(shí)期，需水量較大，蒸騰強(qiáng)烈，此時(shí)也是呼倫貝爾西部草原降水量集中的時(shí)段，各層土壤水分總貯存量曲線波動(dòng)性較強(qiáng)，這一時(shí)期有明顯的階段性干旱；8月下旬至10月下旬，跑墑緩慢時(shí)期，各層土壤水分總貯存量曲線表現(xiàn)為波動(dòng)性下降趨勢，且0～20cm淺層土壤變化較為平緩，0～100cm深層土壤波動(dòng)性較大。

2不同季節(jié)草地土壤水分變化特征表4反映了不同季節(jié)土壤各層次水分含量和干旱的發(fā)展趨勢，其中4月28日至5月28日為春季，6月28日至8月28日為夏季，9月28日至10月28日為秋季。

2.1春季草地土壤水分變化特征由表4可以明顯看出，隨著春季氣溫的逐步回升、地表蒸發(fā)量增大和牧草返青后的生長發(fā)育，土壤各層次水分的消耗增大，開始出現(xiàn)旱象。4月下旬只有0~50cm土層出現(xiàn)了1次輕旱，至5月下旬，土壤含水量有所下降，20cm土層、50cm土層、100cm土層從4月下旬到5月下旬土壤含水量分別下降了41%、32%、22%，即100cm土層水分含量平均減少了30mm。

2.2夏季草地土壤水分變化特征由表4可見，進(jìn)入6月，呼倫貝爾西部草原干旱迅速發(fā)展，出現(xiàn)旱情最嚴(yán)重時(shí)期，這與歐陽海、郭海英等研究的6-8月夏季失水期出現(xiàn)土壤水分年變程的最低點(diǎn)的結(jié)論基本一致。6月下旬，各層土壤含水量已降至年內(nèi)土壤水分含量最低值，特旱、重旱頻次在增加，無旱情頻次在減少，土壤干旱加重，20cm土層、50cm土層、100cm土層從5月下旬到6月下旬土壤含水量分別下降了36%、39%、33%，100cm土層水分含量平均減少了35mm，干旱已發(fā)展到最嚴(yán)重程度。研究的10年中，6月下旬各層次土壤水分處于無旱情發(fā)生現(xiàn)象只出現(xiàn)過1～2次，占10%～20%。7-8月是呼倫貝爾市降水量集中的季節(jié)，同時(shí)也是牧草生長最旺盛、需水量最多時(shí)期。進(jìn)入7月份，土壤各層特旱頻次明顯下降，各層次土壤含水量明顯增加，100cm土層水分含量平均增加了9mm，0~20cm土層平均含水量23mm，比6月下旬增加了8mm，0~50cm土層平均含水量46mm，比6月下旬增加11mm，0~100cm土層平均含水量78mm，比6月下旬增加了9mm，土壤中層含水量回升相對(duì)較為明顯，即由于前期干旱，土壤下層水分慣性向上運(yùn)動(dòng)，0~50cm土層增加的11mm水分含量，2mm來源于50~100cm土層，9mm來源于100cm以外更深土層，草原干旱形勢依然嚴(yán)峻；8月下旬，各層次土壤含水量開始出現(xiàn)下降趨勢，但下降幅度不明顯，土壤水分進(jìn)入跑墑緩慢時(shí)期，上層土壤特旱頻次稍有增加，無旱情頻次稍有減少，干旱發(fā)展呈“抬頭”跡象，對(duì)牧草后期生長十分不利。由此可見，即使在降雨較為集中的季節(jié)，干旱仍然是呼倫貝爾西部草原最顯著的氣候特征之一，也是限制牧草生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的主要?dú)庀鬄?zāi)害。

2.3秋季草地土壤水分變化特征秋季是呼倫貝爾西部草原關(guān)鍵收墑期，至9月下旬，多雨時(shí)段已基本結(jié)束，降水量逐漸減少，氣溫下降，地氣交換趨于平緩，土壤水分變化幅度較小，但干旱形勢依然嚴(yán)峻。由表4可見，8月下旬至9月下旬，100cm土層水分含量平均減少了11mm，特旱頻次在增加，無旱情頻次在減少，有限的降水用來維持秋季草原土壤蒸散；至10月28日，氣溫繼續(xù)下降，土壤蒸散減少，土壤水分有所回升，并開始出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，9月下旬至10月下旬，100cm土層水分含量平均增加了9mm，土壤水分含量處于收墑末期，趨于穩(wěn)定。

各層次土壤水分分布比例

由于不同季節(jié)降水量、土壤蒸散以及作物水分消耗各不相同，為了全面分析不同時(shí)期水分在土壤中的分布比例，分別選擇0~20cm、0~50cm土層含水量占0~100cm土層含水量的比例和0~20cm土層含水量占0~50cm土層含水量的比例，來表示不同時(shí)期土壤水分分布狀況。由表5可以看出，5月下旬和6月下旬的20cm/100cm平均值、50cm/100cm和20cm/50cm平均值均較小，而5－6月是呼倫貝爾西部草原土壤蒸散量最大時(shí)期，也是牧草返青至營養(yǎng)生長始期，耗水量較大，作物耗水主要來源于土壤中上層。因此,該時(shí)段是呼倫貝爾西部草原最干旱、土壤水分含量最低的時(shí)期。土壤水分的分布特征一般是下層含水量高于上層，從表5大于臨界比例出現(xiàn)的頻次以及百分率可以清楚看到，不同時(shí)期土壤水分在不同土壤層次的分布比例。其中20cm/100cm最低值出現(xiàn)在2010年6月28日，為0.1124，最高值出現(xiàn)在2007年8月28日，為0.4568；50cm/100cm最低值出現(xiàn)在2010年6月28日，為0.3933，最高值出現(xiàn)在2008年7月28日，為0.7630；20cm/50cm最低值也出現(xiàn)在2010年6月28日，為0.2857，最高值出現(xiàn)在2007年8月28日，為0.6490。以上分析進(jìn)一步驗(yàn)證了2010年初夏呼倫貝爾西部草原發(fā)生階段性干旱,達(dá)到重旱至特旱的氣象干旱標(biāo)準(zhǔn)。

耗水量及水分利用率

表6是歷年早春和晚秋牧草監(jiān)測場0～100cm土層水分含量，4月28日至9月28日降水量、耗水量和牧草水分利用率，可以看出，早春0～100cm土層含水量基本處于適宜狀態(tài)，但2001年、2002年和2008年偏低，超過無旱情標(biāo)準(zhǔn)僅2～11mm，其余年份早春牧草監(jiān)測場含水量超過無旱情標(biāo)準(zhǔn)40～146mm。而晚秋土壤水分均較低，所用10年土壤水分資料中均未能夠恢復(fù)到早春土壤含水量水平，說明呼倫貝爾西部草原秋季降水量匱乏，土壤水分很難恢復(fù)平衡。晚秋土壤水分的虧空預(yù)示著來年春旱發(fā)生，比如2002年、2008年春旱便是由于上年土壤貯水不足，來年春旱時(shí)土壤水庫沒有發(fā)揮節(jié)水調(diào)水作用導(dǎo)致的。

結(jié)論與討論

呼倫貝爾西部草原作為內(nèi)蒙古地區(qū)重要的畜牧業(yè)發(fā)展基地，干旱危害直接威脅該地區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)牧民增收。據(jù)對(duì)牧草物候觀測的資料分析，凡是發(fā)生春旱的年份，牧草返青期將比正常年份推遲10～15d，嚴(yán)重春旱年份可推遲20～30d，從而導(dǎo)致青草期縮短和飽青期推遲，限制了該地區(qū)畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。對(duì)呼倫貝爾草原干旱特征的報(bào)道較少，根據(jù)呼倫貝爾市旱澇災(zāi)害區(qū)劃結(jié)果，呼倫貝爾西部草原屬于大旱區(qū)和干旱區(qū)，該區(qū)以春夏干旱最為突出，春夏干旱頻率為51％～67%。本研究結(jié)果也說明，呼倫貝爾西部草原牧草生長季節(jié)（5－9月）干旱發(fā)生頻率始終較高，但5-6月是草原主要干旱時(shí)段，其中6月土壤水分虧空最嚴(yán)重，直至晚秋干旱形勢依然嚴(yán)峻。從季節(jié)上分析，春季為土壤水分消耗階段，土壤各層依靠地表積雪融化下滲維持較高水平的含水量，干旱出現(xiàn)頻次較低；夏季為土壤水分虧空期，6月份土壤水分虧空達(dá)到最大，草原旱情最重，7月份進(jìn)入雨季后，土壤水分開始回升，旱象有所緩解，8月下旬各層土壤水分含量出現(xiàn)下滑；秋季9月為土壤水分休閑收墑期，有限的降水用來維持草原土壤蒸散，上層土壤水分仍然達(dá)不到適宜標(biāo)準(zhǔn)，沒有多余水分繼續(xù)向更深層次補(bǔ)充，雖然10月份稍有回升，但至10月下旬封凍前未能夠恢復(fù)到早春土壤含水量水平，預(yù)示著來年春旱的可能發(fā)生；從各層次土壤水分分布比例來看，5月下旬和6月下旬的20cm/100cm平均值、50cm/100cm和20cm/50cm平均值均較小，而此期是呼倫貝爾西部草原土壤蒸散量和牧草需水量最大時(shí)期，作物耗水主要來源于土壤中上層，從另一個(gè)角度說明該時(shí)段是呼倫貝爾西部草原最干旱、土壤水分含量最低的時(shí)期，土壤水分的分布特征一般是下層含水量高于上層，這與郭海英等對(duì)隴東黃土高原土壤干旱特征分析結(jié)果較為相似；通過對(duì)耗水量及水分利用率的分析得出，呼倫貝爾西部草原晚秋土壤水分均較低，所用10年土壤水分資料中均未能夠恢復(fù)到早春土壤含水量水平，說明呼倫貝爾西部草原秋季降水量匱乏，土壤水分很難恢復(fù)平衡，晚秋土壤水分的虧空預(yù)示著來年春旱發(fā)生。

由此可見，呼倫貝爾西部草原雖然在牧草生長各階段干旱出現(xiàn)頻次和程度不盡相同，但春、夏、秋三季連旱是其主要?dú)夂?a href="http://www.ruiyinglinkage.com/lylw/cyxyjlw/613726.html" target="_blank">特點(diǎn)，體現(xiàn)了半干旱草原的顯著特征。