《表2 现代农业气象站各站点土壤物理参数》

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《清光绪初年山西极端干旱事件重建与分析》

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(2）前期土壤含水量的确定。由Green-Ampt土壤入渗模型表达式可知，前期土壤含水量、饱和含水量和土壤容重是影响降雨入渗量的主要参数。为便于研究，假定研究区内近150年（1870年至今）的土壤特性基本不变，研究时段内的土壤物理特性参数可用现代农业气象站观测值来代替（表2），其中，饱和含水量是由田间持水量推算而来，一般情况下，田间持水量约占饱和含水量的70%[14]。现代农业气象站点布置具有较好的代表性，但站点数目有限，部分县区的土壤参数可用相邻站点代替。前期土壤含水量的取值参考文献[14，16]的方法对土壤含水量进行分层、分级处理，将0～50 cm的土层分为0～20 cm和20～50 cm两层，以15%、20%、30%、20%、15%的分布频率将各站点1998—2008年各月土壤含水量的实测值分为5个等级（图2），其中：1级表示该月土壤湿润，即土壤含水量多；5级表示该月土壤干燥，即土壤含水量少；3级表示该月土壤含水量与多年平均值相当；2级和4级分别表示偏湿和偏干。计算出0～20 cm和20～50 cm土层各月不同级别土壤含水量的平均值，将其作为研究站点该月降雨入渗过程的前期土壤含水量。据清宫档案、《山西水旱灾害》等资料记载[21，25]，清光绪初年山西省极端干旱事件“实为历史上罕见的严重灾害”，全省多地出现“大旱，民饥”“寸草不生”“赤地千里”等情形，随着旱情的加剧，已达到“饿死盈途”“人相食”的地步。据此，认为1875—1878年由于降水短缺，土壤含水量明显低于多年平均值，同时考虑旱情的演变过程，将1875—1878年土壤含水量分成偏干年和干燥年两级，其中1875年为4级（偏干年）、1876年为4级（偏干年）、1877年为5级（干燥年）、1878年为4级（偏干年）。与现代农业气象站分频率得到的各月对应级别的土壤含水量平均值对照，作为1875—1878年不同等级年下各月份降雨入渗过程的前期土壤含水量。需要说明的是由于山西大部分地区的耕作层土壤在冬季（12月—次年2月）存在明显的封冻期，期间大多数站点在冬季不进行土壤含水量观测。同时，山西冬季降水主要以降雪为主，降雨出现的几率较少，且降水占全年总降水量的2%～3%[21]，入渗深度一般不超过20 cm，故其深层土壤冬季含水量不予计算。