土壤墒情自动化监测设备应用与监测数据分析

2023-06-04张晓玲

农业开发与装备 2023年4期

张晓玲

（吕梁市农业农村局，山西吕梁 033000）

1 自然概况

吕梁市位于山西省中部西侧，因吕梁山脉纵贯全境而得名，东部紧邻太原市、晋中市，西隔黄河与陕北相望，南部、北部分别与临汾市、忻州市接壤。属温带大陆性季风气候，四季分明，春季干燥，夏季炎热，秋季凉爽，冬季寒冷，降雪稀少。年均气温9℃左右，由于特定的自然条件和地理因素，吕梁市“十年就有九年旱、一年还是洪水泛”，降水量年际变差大，时空分布不均，作物生育期干旱少雨，年均降水量480 mm左右。

2 政策引领

2019年，根据山西省农业农村厅《关于下达2019年中央农业生产发展和农业资源及生态保护补助资金使用计划的通知》（晋农计财发〔2019〕36号）、山西省土壤肥料工作站《关于做好2019年旱作节水农业技术推广工作的通知》（晋农土发〔2019〕26号）的文件精神，确定除汾阳市、中阳县外，其余11个县市区实施该项目，省级投资220万元（每县市20万元），用于购置及运行土壤自动监测站和管式自动检测仪等设备。建立健全土壤墒情监测网络体系，扩大土壤墒情监测范围，全面提升监测效率和服务能力。

3 技术要求

3.1 固定式土壤自动监测站

土壤墒情监测站是集土壤温度湿度采集、存储、传输和管理于一体的土壤墒情自动检测系统。土壤墒情自动检测系统长期固定在农田某一位置，可通过无线通信的方式上传到管理平台，管理人员利用手机或电脑可以随时随地查看作物种植区域实时的土壤含水量（不低于0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～100 cm）、风向风速、大气压、空气湿度、土壤湿度、总参数等数据，能够及时、准确判断是否需要灌溉及灌溉水量等。

3.2 管式土壤墒情自动监测仪

管式土壤墒情自动监测仪能够测量不同土层土壤含水量、土壤湿度等因子，实时进行土壤墒情数据自动采集、存储，能够定时将采集的信息自动上传到全国土壤墒情监测系统及上一级土壤墒情监测系统的监测仪器。

3.3 共性要求

选择具有代表性的地块设立土壤墒情监测站并安装土壤墒情监测系统。要求固定式土壤自动监测站安装不同方位四个管式土壤墒情自动监测仪，温度在-30℃～60℃下可以正常工作，支持手机无线移动网络数据上传与导出。

4 主要做法

4.1 监测点布设

充分考虑区域的主导作物、土壤类型、气候条件、灌排条件和生产水平等因素合理布局，以县为单元，选择有代表性的地块，全市设立国家级、省级监测点以及新增监测点44个。主要包括地理位置、气候条件、土壤类型、种植制度、田间持水量、相对含水量等，采用统一编号，设立标志牌，建立监测点档案等。

4.2 数据采集

各监测县每年3月份开始，及时启动土壤墒情监测工作。统一土层深度0～20 cm、20～40 cm，在每月10日和25日定期采集、测定、报送墒情与旱情监测数据，固定自动化监测设备，将土壤含水量、作物长势、降水、灌排情况、农事措施等数据，采用无线通信方式实时上传到录入“全国土壤墒情监测系统”。

4.3 信息编报

市级监测机构及时收集各县上报的数据进行梳理、归类、汇总和墒情等级评价，撰写墒情监测简报。内容包括总体情况判断、墒情分析、墒情变化趋势预测以及对策措施建议等，向当地政府和上一级农业部门以及相关单位通过网络、电子邮箱、手机短信、微信等形式及时发布有关土壤墒情监测简报与旱情信息，不断提高墒情监测的时效性。2次/月，1年发布20期以上，在一些重要的农时季节，如春播、秋种前后、作物灌浆等生育关键时期以及旱灾突发期，及时增加发布频率，并提出建议和对策。

4.4 逐步建立土壤墒情评价指标体系

按照耕地利用类型确定评价等级标准，根据土壤水分、作物表象、生产活动等因素综合评价墒情等级，并逐步建立本区域墒情评价指标体系。土壤墒情评价等级分为过多、适宜、不足、干旱四个等级。

1）过多：土壤水分超过作物播种出苗或生长发育适宜含水量上限（通常土壤相对含水量大于80%）土壤水分饱和，田间出现积水，对作物播种或生长产生不利影响。

2）适宜：土壤水分满足作物播种出苗或生长发育需求（通常土壤相对含水量60%～80%），有利于作物正常生长。

3）不足：土壤水分低于作物播种出苗或生长生育适宜含水量的下限（通常土壤相对含水量50%～60%），不能满足作物生长需求，生长发育受到影响，短期可能会出现卷叶、萎蔫等现象。

4）干旱：土壤水分供应不足（通常土壤墒情相对含水量低于50%），干土层深5 cm以上，作物生长发育受到危害，叶片会出现萎蔫、干枯等（表1）。

表1 吕梁市主要作物土壤墒情评价指标体系

5 墒情监测数据分析

根据2021年土壤墒情监测结果显示，全市1月份土壤耕层已封冻，2月份0～20 cm、20～40 cm，北部山区部分未解冻，其他县墒情等级为适宜。进入3月份，我市春耕春播工作陆续展开，3月份0～20 cm、20～40 cm墒情等级为适宜。4月份，全市平均降水量为15.8 mm，比去年同期23.4 mm减少32%，0～20 cm、20～40 cm大部土壤墒情等级为适宜，南部地区墒情不足。5月份，全市平均降水量为46.3 mm，比去年同期37.6 mm增长23%，0～20 cm、20～40 cm土壤含水量基本适宜。

6月份，全市平均降水量60.2 mm，基本与去年持平，0～20 cm、20～40 cm土壤墒情不足。7月份，全市平均降水量58.2 mm，比去年同期100.1 mm减少42%，0～20 cm、20～40 cm大部土壤墒情等级显示不足或干旱。8月份，全市平均降水量为54.4 mm，比去年同期105.2 mm减少48%，0～20 cm、20～40 cm土壤墒情等级为干旱或不足。而处于作物生长关键期的5～8月份，气温高，日照充足，作物需水较多，此时的降水对农业生产影响很大，有“夏至雨点值千金”之说。

9月份，全市平均降水量为99.8 mm，比去年同期70.9 mm增长41%。10月2～7日，我市遭遇一次罕见的汛期外秋季暴雨，降雨量大，持续时间长，全市平均降水量超过200 mm以上，田间积水严重，墒情等级显示为过多，给即将展开的秋收、秋播工作带来了不利影响。

6 农事建议

6.1 科技引领

根据不同区域的气候、水资源、立地条件大力推广宽膜多垄沟、渗水地膜覆盖、探墒沟播、集雨补灌、滴灌、微喷灌、膜下滴灌水肥一体化等旱作农业技术推广应用，改善土壤保水性能，达到蓄水保墒、改土培肥的效果。

6.2 示范带动

为提高作物抗旱能力，在旱作区示范推广秸秆覆盖保墒、少耕穴灌、抗旱品种、精制有机肥、配方肥、保水剂、植物生长调节剂、增效剂、长效肥料、菌肥等，增强抗旱能力，确保稳产丰产。

围绕干旱这一影响农业发展的主要因素，在汾阳市三泉镇郭家庄村示范推广玉米抗旱抗逆新技术133.33 hm2，施入含量为22-12-6配方肥40 kg/667m2+含氮磷钾5%、有机质45%的精制有机肥120 kg/667m2模式，增产玉米52 kg/667m2，133.33 hm2总增产玉米10.4万kg，总增收24.96万元，取得了显著的经济效益。同时，土壤蓄水保墒能力、水资源利用率和土地利用率均得到提高。