辽宁西部地区降雨规律与土壤水分变化研究

辽宁西部地区降雨规律与土壤水分变化研究摘要根据辽宁西部地区1961—2009年降雨气象资料，对该地区自然降水的变化规律进行了分析，并对常年土壤水分的变化进行了研究，为制定合理的耕作制度和充分利用有限的降水资源提供科学依据。

关键词降水规律；土壤水分；变化；辽宁西部地区辽宁西部位于中纬度地区，地处亚洲东部沿海和太平洋西北岸，属温带半湿润和干旱的季风气候区。

冬季受西伯利亚—蒙古高压干冷大陆气流控制，盛行北风和西北风，气温低，降水量少；夏季多受来自低纬度热带季风环流的暖湿气流影响。

气温高，降雨分布不均。

山地生草棕色森林土分布在朝阳地区，土壤水蚀强烈，水土流失严重；河流含沙量大，气候干旱，且暴雨集中，洪水来时陡涨陡落；自然降雨得不到充分利用，是辽宁省内严重的资源性缺水地区。

该区农业生产以旱作为主，农作物所需水分主要依靠自然降水，而自然降水又必须转化为土壤水才能被作物吸收利用。

因此，了解和掌握该地区自然降水规律及农田土壤水分变化规律，可为制定合理的耕作制度和充分利用有限的降水资源提供科学依据。

近几年经过人工治理，森林覆盖率达到20%，水土流失现象有所改变。

1自然降水变化分析根据对朝阳地区平均降雨资料系列的统计，朝阳地区多年平均降水量多在450 mm左右，而且多集中在夏季，6—8月降水占全年降水总量的70%以上，而且多为暴雨。

由于降雨强度大，时间短，大部分降水在土壤表面流失，很难渗透到土壤深层，土壤中的水分得不到充分的补充[1-3]。

1.1干旱指数分析由于受气候因素的影响，该地区气候干燥，相对湿度减少至50%左右，年日照时数达到2 800～3 000 h，平均蒸发量在2 140 mm以上，最大蒸发量出现在5月，占年蒸发量的19%，6月次之，5—6月蒸发量占年蒸发量的27%～34%。

最小月蒸发量一般出现在1月，最大月蒸发量为最小月的6～13倍。

由于该地区的蒸发量远远大于降雨量，属于干旱地区。

通过对该地区干旱指数的分析，会对该地区的干旱程度有更进一步的了解。

干旱指数是反映流域或区域的湿润与干旱分布规律和程度的一个指标[4]，其计算公式如下：r=E0/P即r＝K×E601/P＝k×K×EΦ20/P其中，r为干旱指数，E0为年蒸发量（或年蒸发能力）；P为年降水量；K为EΦ20与E601换算系数；k为E0与E601换算系数；辽宁省的k值近似取值为1。

该地区的干旱指数达到3.0左右，为辽宁省最干旱地区。

因此，造成该地区十年九旱，春旱、伏旱、秋吊频繁发生，春季的干旱率为44%，为典型的半干旱丘陵山区，以旱作雨养农业为主。

由于朝阳地区的降水与蒸发相互关系的不平衡，而且历年中春季降水少，气温高，春风多，蒸发量大，致使土壤大量失墒而干旱，这样就形成了朝阳地区秋、冬、春三季干旱，十年九旱的自然特点。

1.2降水量的年际变化规律朝阳地区的降水量在年际间有丰枯之分。

由图1可知，朝阳地区65.3%的年份年降水量在500 mm以下，自1961年以来，朝阳地区年降水量低于500 mm的连旱3年（1966—1968年、1987—1989年）出现2次，连旱4年（1999—2002年）1次，连旱6年（1970—1975年、2004—2009年）出现2次，连旱7年（1978—1984年）出现1次，特别是1999—2009年的11年间，干旱的频率增加，而且年降水量呈下降的趋势。

1.3降水量的季节变化规律由图2可知，朝阳地区春、秋、冬三季少雨，夏季降雨集中。

朝阳地区作物生长季节（4—9月）的降水量占全年降水量的91%，其中7—8月降水占生长季节降水的52%，4—5月的降水占生长季节的16%。

全年降水分布呈单峰状，降水主要集中在夏季（7—8月），对玉米等秋收作物生长发育十分有利。

但春季降雨偏少，对春播保苗及幼苗生长极为不利，是限制朝阳地区农业生产的主要因素。

为此，当地应当采取适时早播和经济增墒的办法使农作物借返浆水生根发芽，借降雨出苗，避免降雨后动土播种，以提高降水的有效性[5]。

1.4降水变率分析降水变率是实际降水量与同一时期内平均降水量的均方差在平均降水量中的比例，降水变率大，则旱灾多，农作物不易稳产高产。

由表1可知，朝阳地区各月的降水变率是不同的，冬季（12月至翌年2月）的降水变率最大，春季（3—5月）次之，秋季（9—11月）比夏季（6—8月）大。

冬春季的降水变率大，且降水量少，说明朝阳地区发生春旱的几率大，不利于春季播种保苗；夏季降水集中，降水变率也最小，说明朝阳地区夏季降水量一般情况下能够满足秋作物的正常生长；秋季降水量较少且变率较小，说明有利于秋作物的灌浆成熟。

2常年土壤水分变化研究2.1各深度层土壤水分变化规律朝阳旱作农业区土壤水分来源主要靠天然降水，由于土壤各层受外界条件影响不同，土壤水分变化也有所不同。

由表2可知，土壤中0～5 cm土壤的含水率的变化幅度比较大，原因是该土壤层经常受降水、气温和蒸发的影响，一般情况下，连续5 d无降水，其土壤含水率就要下降至6%左右。

这层土壤水分一般不易被作物利用，但是其土壤疏松少水，可以形成表土隔离层，对保蓄下层土壤水分和提高地温有着重要作用。

5～20 cm土壤水分的多少与播种保苗和幼苗生长有着密切的关系，掌握这层土壤水分的变化情况，是作物适时播种的关键。

一般情况下，该地区这层土壤的含水率保持在10%～12%。

在20 cm以下则变化较小，到30 cm以下，土壤含水率基本稳定。

2.2土壤水分的季节变化土壤的水分是随着季节而变化的[6-10]。

通常情况下，土壤的含水量测定采用土钻取土烘干方法，取土深度分别为：0～5、5～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100、100～120、120～150 cm等9个层次。

据实测结果分析，朝阳地区土壤水分季节变化可概括为4个时期。

一是缓慢失墒期（4—5月）。

本期地面没有覆盖，土壤水分的损失主要是蒸发，土壤的平均耗水强度为0.58 mm/d。

4月随着温度升高，由于解冻水分受冻土层的阻碍不能下渗，造成土壤水分迅速向大气散失。

4月土壤失水较大，土壤贮水在4月中旬出现低谷。

从多年的观测结果来看，只要4月下旬至5月末降水大于25 mm，或5月降水大于20 mm，土壤墒情能够满足作物种子发芽需要，可正常出苗。

二是耗墒期（6月至8月上旬）。

该时期气温都在15 ℃以上，7月气温可达到30 ℃以上。

且正值作物生长旺盛期，蒸发量大，土壤水分消耗大，降水很难满足作物生长需要。

造成土壤水分亏缺，土壤含水量常接近或低于凋萎湿度，严重影响作物的生长发育。

三是恢复期（8月中旬至11月中旬）。

从8月中旬开始气温逐渐下降，土壤蒸发量减少，降水量大于蒸发量，土壤墒情不断回升，最高时1 m土层含水量可达到100 mm，土壤水出现第2次高峰。

但到本期末都有不同程度的失墒，期末1 m 土层平均含水量会降至85 mm左右，此时应采用保墒措施。

四是稳墒期（11月中旬至翌年3月）。

从11月开始，气温不断下降，当地温低于0 ℃时，土体由表层向深层冻结，到冬季冻层可达到160 cm，冻土层阻碍了水分的散失。

根据实测结果，11月下旬的土壤含水量与翌年4月上旬的土壤含水量相比，虽有增减但变化不大。

土壤墒情相对稳定，为稳墒期。

3结语由以上分析可知，在朝阳旱作区科学确立合理的区域性种植制度和高效的节水栽培技术，优化组合不同耗水规律和耗水强度的作物，增加降水的可利用性或调整种植制度使作物的生理耗水高峰与降雨高峰同步，以提高旱区水分的有效性[11-12]，对实现朝阳地区农业获得高产稳产和可持续发展具有重大的意义。

4参考文献[1] 李鹏德.宁南山区降水量丰枯变化分析[J].内蒙古农业科技，2010（5）：62-63，110.[2] 王宪富，吕景华，苏利军，等.呼和浩特市50年干旱变化趋势[J].内蒙古农业科技，2009（6）：75-78.[3] 朱蒙芬，王晓光，孟春香，等.呼伦贝尔市近50年夏秋两季连旱特征分析[J].内蒙古农业科技，2009（2）：68-69，71.[4] 刘铁刚，迟道才，于文颖，等.辽宁地区潜水蒸发规律研究[J].沈阳农业大学学报，2005，36（1）：76-79.[5] 缪驰远，汪亚峰，郑袁志.基于小波分析的嫩江、哈尔滨夏季降雨规律研究[J].生态与农村环境学报，2007，23（4）：29-32，48.[6] 张正勇，刘琳，曾令敏，等.1961～2006年石河子垦区降水序列变化规律及干旱预测[J].安徽农业科学，2009（6）：7974-7975，8015.[7] 刘少华，胡彩虹，王爱琴.郑州市近58a降雨量变化分析[J].气象与环境科学，2010，33（3）：18-22.[8] 于佳音，倪九派，何丙辉.重庆市沙坪坝区35年来降雨特征分析[J].安徽农业科学，2010（21）：11254-11255，11276.[9] 汤波.降雨条件下西安蔬菜地土壤中氮的迁移规律[J].安徽农业科学，2010（21）：11228-11229.[10] 王赛宵，李清河，徐军，等.干旱半干旱地区土壤水分测定研究概述[J].山西农业科学，2010，38（9）：89-92.[11] 魏鹏，钟存.2006-2008年贵南县春、秋季土壤水分变化分析[J].青海气象，2010（3）：29-31，32.[12] 王琦，张恩和，李凤民.半干旱地区膜垄和土垄的集雨效率和不同集雨时期土壤水分比较[J].生态学报，2004，24（8）：1816-1819.注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。