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摘 要本文首先运用极差和变异系数方法对2009年安阳气象局固定地段土壤湿度数据进行分析，结果表明：土壤相对湿度的变异系数与土壤深度在0-40cm深度时呈反相关关系，但在40-50cm土层土壤相对湿度的变异系数较30-40cm土层略有增大。最后本文分析了10-50cm各土层间的相关性并给出了拟合方程，最终结果显示：土壤相对湿度的相关性存在着明显的层次性分化，即10-20cm与20-30cm两土层土壤相对湿度变化趋于一致，而30-40cm与40-50cm土壤相对湿度变化趋于一致。
关键词安阳；土壤相对湿度；垂直结构；夏季
中图分类号S1文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)041-0101-01
土壤湿度是陆面过程的重要环节之一。土壤湿度对气候所产生的影响 ，主要在于它能通过改变地表反照率、土壤热容量、地表蒸发和植被的生长状况，最终导致地表能量、水分的再分配 ，从而使后期大气环流结构发生变化乃至短期气候发生异常变化。因此，土壤湿度是体现地气耦合作用的重要物理参数。但由于地气耦合作用的提出相对较晚，因而对土壤相对湿度的重要性认识也较晚，相应地土壤相对湿度数据序列时间比较短。
作物生长的需水要求与土壤湿度息息相关。夏季（6-8月，以下同）气温在一年最高，土壤水份蒸发旺盛，而此时又正值雨季，降水频率高，因而土壤相对湿度变化自然较其他季节剧烈。夏季为安阳市夏玉米生长的主要时节，土壤相对湿度的适宜程度对于夏玉米产量和品质的形成至关重要。因而，进行夏季土壤湿度的研究具体重要意义。
1数据与方法
1.1数据来源
土壤相对湿度是指土壤实际含水量占田间持水量的百分比。本文采用安阳市气象局农业气象中心固定观测地段2009年夏季0-10cm、10-20cm，20-30cm、30-40cm、40-50cm土层土壤相对湿度数据。每旬第3日、8日采用土钻在固定地段的东南西北四个方位取四个重复，四个重复相对湿度的均值做为该土层的相对湿度。本文采用土壤相对湿度数据是因期方便于不同土壤间进行比较。
1.2数据处理方法
首先，采用极差、变异系数分析各土层土壤相对湿度的稳定程度。然后通过比较各土层的极差和变异系数接近程度，进一步分析特定土层间土壤相对湿度的相关性并最终按拟合成回归方程。
极差又称全距，记作R，是某一样本数据序列中最大值和最小值的差值。极差主要用于所研究物理量的变化振幅上，本文用通过比较各土层土壤相对湿度的极差来描述各土层的土壤湿度的变化幅度。
变异系数又称“标准差率”，记作CV，变异系数用于描述物理量的离散程度，CV用给定样本的标准差对样本均值的百分比来表示。在实际应用中，CV常用在两个或多个总体均值不等的离散程度的比较上；CV值越大说明CV所描述样本的稳定度越低。本文用CV来描述各土层土壤相对湿度的稳定程度。
2结果与分析
2.1各土层土壤相对湿度的变化振幅和稳定性
2009年夏季各土层土壤相对湿度极差最大值（73%）出现在0-10cm土层，最小值（43%）出现在30-40cm土层，且最大值最小值之间的各土层土壤相对湿度的极差随着土层深度增大而减小，即在0-40cm之间的土壤相对湿度变化振幅与土壤深度存在着反相关关系。然而，表1提供的信息显示，这种反相关关系并不随着土壤深度的增大而继续存在。40-50cm土层土壤相对湿度的极差（52%）相比于30-40cm土层的土壤相对湿度（43%）表现为增大且其值超过20-30cm土层土壤相对湿度（50%）。
各土层相对湿度变异系数的变化趋势与极差变化趋势相同。变异系数最大值（35%）出现在最接近地表的一层，到40cm深度一直表现为随着土层深度变异系数而变小的反相关关系，但到40-50cm土层土壤相对湿度变异系数有所增大。各土层土壤相对湿相对湿度变异系数的变化态势与各土层相对湿度极差的变化态势一致。出现上述情况与土壤质地有关。在观测站0-50cm的土层垂直剖面可以看出，尽管40-50cm土层也同上层土壤质地为壤土，但40-50cm土层土壤颗粒细小，更加细腻，手感较光滑，相比上层土壤该土层土壤质地更接近典型的沙质壤土。在持水性能上，沙质壤土较粘性壤土差，因而40-50cm土层田间持水量较上层土较小。如此，40-50cm土层土壤相对湿度土壤对水分盈亏的反应相比于上层土壤更加敏感，这种敏感性体现在该土层土壤相对湿度的极差和变异系数上。
2.2各土层土壤相对湿度相关性
安阳站2009年夏季各土层土壤相对相对湿度曲线图。0-10cm土层土壤相对湿度变化最曲折，这已在上文的变异系数中得到了确认。这也说明0-10cm土层土壤相对湿度就整个夏季来说与各土层土壤相对湿度之间的相关性较其它土层之间相关性较弱。进而，0-10cm土层土壤相對湿度受降水、温度等外界气象因素影响最大；另一方面也说明该土层土壤对降水等气象因素变化反应也最为敏感。尽管如此，0-10cm土层土壤相对湿度在相对湿度趋向极大值时与各土层土壤相对湿度表现出较好的相关性。例如，7月3日测定的土壤相对湿度，此时土壤相对湿度均较低，在各土层土壤相对湿度趋于极值时，各土层相对湿度变化表现出较好的相关性，这一事实提示我们如果土壤湿度数据时间序列足够长就可以深入研究0-10cm与各土层音土壤相对湿度的相关性。利用这种相关性做回归分析并拟合回归方程，如此我们就可以在久旱无雨或无有效降雨时和降水量较大时，仅测定0-10cm土层土壤相对湿度就可以利用0-10cm土层土壤相对湿度与各土层间的相对湿度回归方程方便估算出10cm以下各土层土壤相对湿度。在降水充足或无有效降水时可以用0-10cm土层土壤相对湿度诊断其他土层土壤相对湿度，用这回归方程去验证今后相同情况下相对湿度的可靠程度和弥补缺失值也是值得考虑的方法。当然，这需要较长的时间序列，本文不再赘述。
3结论
利用2009年安阳固定地段土层相对湿度数据，通过对比分析发现：
1）0-10cm土层水分变化受大气降水等气象因素影响最为剧烈，对大气降水的响应也最为敏感。该土层土壤相对湿度与其他土层土壤湿度的相关性较差，仅在降水较大和长期无有效降水时和其他土层土壤相湿度存在较好的相关性。
2）最后结合上文0-10cm土层水分的变化情况我们可以知道土壤相对湿度的变化存在着层次性分化现象。即0-10cm土层土壤相对湿度受外界气象因素影响最为剧烈，其为一个层次，10-20cm和20-30cm两土层土壤水分变化为一层次，30-40cm和40-50cm土层为一层次。三个层次间土壤相对湿度的变化极存在较明显的差异。
参考文献
[1]黄艳,丁裕国.东北地区夏季土壤湿度垂直结构的时空分布特征[J].气象科学,2007,27(3).
作者简介
常骤雨（1973—），男，汉族，助理工程师，主要从事农业气象研究。
关键词安阳；土壤相对湿度；垂直结构；夏季
中图分类号S1文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)041-0101-01
土壤湿度是陆面过程的重要环节之一。土壤湿度对气候所产生的影响 ，主要在于它能通过改变地表反照率、土壤热容量、地表蒸发和植被的生长状况，最终导致地表能量、水分的再分配 ，从而使后期大气环流结构发生变化乃至短期气候发生异常变化。因此，土壤湿度是体现地气耦合作用的重要物理参数。但由于地气耦合作用的提出相对较晚，因而对土壤相对湿度的重要性认识也较晚，相应地土壤相对湿度数据序列时间比较短。
作物生长的需水要求与土壤湿度息息相关。夏季（6-8月，以下同）气温在一年最高，土壤水份蒸发旺盛，而此时又正值雨季，降水频率高，因而土壤相对湿度变化自然较其他季节剧烈。夏季为安阳市夏玉米生长的主要时节，土壤相对湿度的适宜程度对于夏玉米产量和品质的形成至关重要。因而，进行夏季土壤湿度的研究具体重要意义。
1数据与方法
1.1数据来源
土壤相对湿度是指土壤实际含水量占田间持水量的百分比。本文采用安阳市气象局农业气象中心固定观测地段2009年夏季0-10cm、10-20cm，20-30cm、30-40cm、40-50cm土层土壤相对湿度数据。每旬第3日、8日采用土钻在固定地段的东南西北四个方位取四个重复，四个重复相对湿度的均值做为该土层的相对湿度。本文采用土壤相对湿度数据是因期方便于不同土壤间进行比较。
1.2数据处理方法
首先，采用极差、变异系数分析各土层土壤相对湿度的稳定程度。然后通过比较各土层的极差和变异系数接近程度，进一步分析特定土层间土壤相对湿度的相关性并最终按拟合成回归方程。
极差又称全距，记作R，是某一样本数据序列中最大值和最小值的差值。极差主要用于所研究物理量的变化振幅上，本文用通过比较各土层土壤相对湿度的极差来描述各土层的土壤湿度的变化幅度。
变异系数又称“标准差率”，记作CV，变异系数用于描述物理量的离散程度，CV用给定样本的标准差对样本均值的百分比来表示。在实际应用中，CV常用在两个或多个总体均值不等的离散程度的比较上；CV值越大说明CV所描述样本的稳定度越低。本文用CV来描述各土层土壤相对湿度的稳定程度。
2结果与分析
2.1各土层土壤相对湿度的变化振幅和稳定性
2009年夏季各土层土壤相对湿度极差最大值（73%）出现在0-10cm土层，最小值（43%）出现在30-40cm土层，且最大值最小值之间的各土层土壤相对湿度的极差随着土层深度增大而减小，即在0-40cm之间的土壤相对湿度变化振幅与土壤深度存在着反相关关系。然而，表1提供的信息显示，这种反相关关系并不随着土壤深度的增大而继续存在。40-50cm土层土壤相对湿度的极差（52%）相比于30-40cm土层的土壤相对湿度（43%）表现为增大且其值超过20-30cm土层土壤相对湿度（50%）。
各土层相对湿度变异系数的变化趋势与极差变化趋势相同。变异系数最大值（35%）出现在最接近地表的一层，到40cm深度一直表现为随着土层深度变异系数而变小的反相关关系，但到40-50cm土层土壤相对湿度变异系数有所增大。各土层土壤相对湿相对湿度变异系数的变化态势与各土层相对湿度极差的变化态势一致。出现上述情况与土壤质地有关。在观测站0-50cm的土层垂直剖面可以看出，尽管40-50cm土层也同上层土壤质地为壤土，但40-50cm土层土壤颗粒细小，更加细腻，手感较光滑，相比上层土壤该土层土壤质地更接近典型的沙质壤土。在持水性能上，沙质壤土较粘性壤土差，因而40-50cm土层田间持水量较上层土较小。如此，40-50cm土层土壤相对湿度土壤对水分盈亏的反应相比于上层土壤更加敏感，这种敏感性体现在该土层土壤相对湿度的极差和变异系数上。
2.2各土层土壤相对湿度相关性
安阳站2009年夏季各土层土壤相对相对湿度曲线图。0-10cm土层土壤相对湿度变化最曲折，这已在上文的变异系数中得到了确认。这也说明0-10cm土层土壤相对湿度就整个夏季来说与各土层土壤相对湿度之间的相关性较其它土层之间相关性较弱。进而，0-10cm土层土壤相對湿度受降水、温度等外界气象因素影响最大；另一方面也说明该土层土壤对降水等气象因素变化反应也最为敏感。尽管如此，0-10cm土层土壤相对湿度在相对湿度趋向极大值时与各土层土壤相对湿度表现出较好的相关性。例如，7月3日测定的土壤相对湿度，此时土壤相对湿度均较低，在各土层土壤相对湿度趋于极值时，各土层相对湿度变化表现出较好的相关性，这一事实提示我们如果土壤湿度数据时间序列足够长就可以深入研究0-10cm与各土层音土壤相对湿度的相关性。利用这种相关性做回归分析并拟合回归方程，如此我们就可以在久旱无雨或无有效降雨时和降水量较大时，仅测定0-10cm土层土壤相对湿度就可以利用0-10cm土层土壤相对湿度与各土层间的相对湿度回归方程方便估算出10cm以下各土层土壤相对湿度。在降水充足或无有效降水时可以用0-10cm土层土壤相对湿度诊断其他土层土壤相对湿度，用这回归方程去验证今后相同情况下相对湿度的可靠程度和弥补缺失值也是值得考虑的方法。当然，这需要较长的时间序列，本文不再赘述。
3结论
利用2009年安阳固定地段土层相对湿度数据，通过对比分析发现：
1）0-10cm土层水分变化受大气降水等气象因素影响最为剧烈，对大气降水的响应也最为敏感。该土层土壤相对湿度与其他土层土壤湿度的相关性较差，仅在降水较大和长期无有效降水时和其他土层土壤相湿度存在较好的相关性。
2）最后结合上文0-10cm土层水分的变化情况我们可以知道土壤相对湿度的变化存在着层次性分化现象。即0-10cm土层土壤相对湿度受外界气象因素影响最为剧烈，其为一个层次，10-20cm和20-30cm两土层土壤水分变化为一层次，30-40cm和40-50cm土层为一层次。三个层次间土壤相对湿度的变化极存在较明显的差异。
参考文献
[1]黄艳,丁裕国.东北地区夏季土壤湿度垂直结构的时空分布特征[J].气象科学,2007,27(3).
作者简介
常骤雨（1973—），男，汉族，助理工程师，主要从事农业气象研究。