借用土壤水分、温度、盐分三参数速测仪对土壤墒情变化的分析

“瓷鴛托普仪器一一致力于中国农业仪器的发展借用土壤水分、温度、盐分三参数速测仪对土壤墒情变化的分析摘要 从农业气象情报服务需求出发，根据近3年土壤境情实时变化资料和定期测境数据，借助托 普仪器的TZS-ECW型土壤水分、温度、盐分三参数速测仪分析研究与土壤境情变化高相关的气象因 子，结果表明，通过现有观测资料，可以定量评估局地土壤境情变化，为预测眷旱趋势和程度提供 可靠的依据。关键词土壤境情；蒸发量；降水量：逐步回归、八 、刖言锦州地处中纬度，属于暖温带大陆性季风型气候，春季风大、雨少、回暖快，气候干燥，蒸发 量大，干旱发生几率很高。据统计，19912008年中高度春旱发生12年，而阶段性春旱则基本 上每年都发生，给农业、林业等造成严重影响拉1。但是按照农业气象观测规范，只有逢3、逢8 才测境，对于实时性要求较高的天气情报服务来说很不够。为了及时监测预测到旱情发生的时段， 找出土壤境情变化与气象因子之间的相关规律，为决策者提供准确的信息服务，笔者根据近3年的 实时探测资料和定期土壤境情观测数据，分析研究与土壤境情变化高相关的气象条件。1资料与方法1. 1监测站及监测数据锦州农田生态气象监测站位于锦州市太和区英屯村（121。12 7E，41。08 N）。该站建有16 m 高8层梯度塔、涡相关（设备名称）、小气候梯度塔，实时采集空气温度、空气相对湿度、水气分压、 风速、风向、向下短波辐射、反射短波辐射、向下长波辐射、向上长波辐射、净辐射、光合有效辐 射、土壤热通量、土壤平均温度、土壤体积含水量、土壤温度、降水量、土壤相对湿度等要素数据。 为保证资料的代表性和可对比性，气温、相对湿度、浅层地温、风力、降水、实时土壤境情等数据 取自监测站每30 min 一次的实时探测资料；蒸发量取自锦州地面观测站每天的观测数据；人工观 测从监测站周边的土壤取样，实际测量土壤境情数据。I. 2建立统计模型、预报因子、预报量1. 2. 1统计方法。因所构建的预报量和预报因子为连续变量，故采用逐步回归方法进行因子的筛选首先计算7个因子的相关矩阵：TOP lntrumnk即i因子和j的相关系数（打=123;7）建立相关矩阵后，对因子的显著性进行检验，大于显著性F检验值的，引入方程，并对矩阵进 行变换；再对变换后的因子矩阵进行检验，引入最大因子，同时做是否剔除因子的检验。反复计算， 直至没有引入、也没有剔除的因子为止。1. 2. 2影响土壤墒情实时变化的统计因子。以24： 00 土壤湿度为预报量，以00： 30初始土 壤湿度、对应层次的地温、空气相对湿度、当日蒸发量、日平均风速、日降水量合计6项观测值为 因子进行统计。1. 2. 3以人工观测为基础的土壤墒情变化统计因子。由于人工观测是定期进行的（春季逢3、 8观测），20062008年2月28日一 5月28日共取样56次（其中2007年3月8日因积雪缺测）， 按如下方式构成样本集：以3月5月53次土壤墒情观测为预报量，上一次观测值、两次观测日 之间的平均蒸发量、平均温度、平均湿度、平均风速、日平均降水为预报因子。按照取土日期间隔 形成53组样本数据。2结果与分析2. 1 土壤墒情实时变化影响因子2. 1. 110 cm 土壤墒情主要影响因子。通过逐步回归分析Ho,除了初始土壤湿度的重要影响 外（回归系数达0. 954），降水量作用也较为突出（回归系数0. 205），空气相对湿度和当日蒸发量 对墒情变化影响较小，回归系数分别为0. 015和0. 008。10 cm地温和日平均风速与土壤墒情变 化呈负相关，回归系数分别为一 0. 019和一 0. 123。由图1可知，降水量对10 cnl 土壤墒情实 时变化有重要影响，春季地温升高、风力较大对保墒不利。以上因子对10 cm 土壤墒情变化的影响 都超过了 O. 05的显著性检验，复相关达0. 981。2. 1. 2 20cm 土壤墒情主要影响因子。由20 em 土壤墒情变化的回归方程可知，初始土壤湿 度回归系数为0. 973，降水量作用减小（回归系数0. 065）,空气相对湿度和当日蒸发量未通过显 著性检验。20 cm地温和日平均风速仍与土壤墒情变化呈负相关，回归系数分别为一 0. 012和一 0. 0r77。从分析结果可以看出，降水量与地温、风力对20 em 土壤墒情实时变化影响度为一个量 级，4个因子组成的方程复相关系数为0. 993。如果将降水量与次日土壤墒情变化进行回归分析，各因子都通过了显著性检验，初始土壤墒情、 20 cm地温、空气相对湿度、蒸发量、风速、降水量的回归系数分别为0. 955、-0. 048、0. 066、 0. 003、-0. 149、0. 027，方程的复回归系数为0. 994（图2）。aulnuz:e-8v-* UU 一 m UD 二 2二PE 0$駅 p 8 w】二os 02+00S06040200以呼 So订 hLBidiiySoil tanperaiurc空乞K Air kmidity 晁发量 Evaporation Precipitation日财*ic图12007年3 -5月10 on 土填境悄、土壤温度、空气湿度、蒸发、降水的变化曲线Fig. 1 The change curves of 10 cm soil humidity,soil temperature,air humiditytevaporation and precipitation from March to May of 2007R - a& 二 F&ea*w* v*龙208 4WM20 cb toil kieidity MMUKi Observed n：ue of the last tim 畑空Bt1 Acanilative air tocrmtureccmi!it!w preciptuiian日鼻th:e+ iOccjLQW 20ce io:： luddityObserved vtlie of ihe :asi :ir 案駅宜Stcajoilat:w air lecpert:ure XMhk*Accuoilative procipiuUoi604020Dl:e NcniWt20 cc so；： luddity -T XUMX1Observed value of the lut :icc日眾Dlte注:a. 2006 年；b.2007 年；c.2OO8 年。Note：a. Year 2006；b. Year 2007；c. Year 2008.图32006 2008年35月实测20 cm 土壊湿度、上次观演值、累积空代温度、累积降水的变化曲线Fig. 3 Hie change curves of the measured soil humidity, the observed value of the last time, accumulative air temperature .accumulative pre- dpitetion in 20 cm soil layer from March to May during 2006 -2008参考文献1 李小泉，硕秋瑾，牛若誊利用天气资料实时监测和评估我国北方的旱情变化c /天 气预报方法与业务系统研究文集.北京：气象出版社，2002.2 杨继武农业气象预报和情报M.北京：气象出版社，1994.3 黄嘉佑.气象统计分析与预报方法M.北京：气象出版社，1989： 37 4 徐士良.F0RTEAN常用算穆蔼!序集M.北京：清华大学出版社，1991： 315319.5 阎琦，崔锦，昊艳青，等.辽宁区域性春旱的大气环流及影响因子分析TJ.气象与环境学 报，2008，24(6)： 29-32.