1960—2015年黑龙江省水稻需水量时空分布特征

基于黑龙江省26个气象站1960—2015年逐日气象数据和29个水稻灌溉试验站的作物系数,利用Penman-Monteith方法和Arcmap空间分析功能计算并绘制了1960—1979年、1980—1999年和2000—2015年3个阶段水稻生长季参考作物蒸散量(ET0)、水稻生育期天数、需水量、有效降雨量和需水量与有效降雨量耦合度及相应的气候倾向率分布图。结果表明：水稻生长季ET0平均值为620mm,自西向东总体表现为先减小后增大趋势,风速、湿度、日照时数的减小和温度的升高共同作用导致水稻生长季ET0以-3.90mm/(10a)的平均速度下降;生育期平均天数为115d,自北向南总体表现为增加趋势,温度升高引起了水稻生育期天数以2.68d/(10a)的平均速度增加;水稻生育期有效降雨量平均值为297.03mm,自西向东总体表现为先增大后减小的趋势,生育期天数的增加也弥补了降雨量减小的影响,使有效降雨量以0.62mm/(10a)的平均速度增加;需水量平均值为490.52mm,自西向东总体表现为先减小后增加的趋势,生育期天数的增加弥补了ET0减小对需水量的影响,使研究区内水稻需水量以6.66mm/(10a)的平均速度增加;需水量与有效降雨量耦合度平均值为0.64,自西向东表现为先增加后减小的趋势,需水量增幅大于有效降雨量增幅,使需水量与有效降雨量耦合度总体以-0.009/(10a)速度下降。本研究可为黑龙江省合理分配灌溉水资源和优化水稻品种布局提供依据。     

黑龙江省近50年大豆需水量与干旱时空分布特征研究

基于黑龙江省28个气象站1966—2015年逐日气象数据和20个农业气象站1991—2008年大豆生育期观测资料,计算大豆不同生育阶段的有效降雨量、需水量和水分盈亏指数(Crop water surplus deficit index)及三者的气候倾向率,并根据水分盈亏指数制定干旱等级,计算各生育阶段干旱频率和干旱强度,利用Arc Map空间分析功能绘制相应分布图。结果表明,黑龙江省大豆生育期内年均有效降雨量为253～370 mm,平均值为321 mm,除生长前期外,其他各生育阶段均表现为中部高和东西部较低的分布趋势,大豆生育期有效降雨量气候倾向率为-6.16～9.09 mm/(10a),平均值为2.41 mm/(10a),生长前期有效降雨量总体呈上升趋势,生长后期有效降雨量总体呈下降趋势;大豆年均需水量为336～465 mm,平均值为388 mm,各生育阶段需水量均呈中部低、东西部高的空间分布规律,大豆生育期内需水量气候倾向率为-16.01～2.42 mm/(10a),平均值为-5.17 mm/(10a),各生育阶段需水量总体呈下降趋势;大豆生育期内年均水分盈亏指数为-44.5%～8.9%,均值为-15%,自西向东呈先增大后减小的趋势,水分盈亏指数的气候倾向率为-1.89～4.92%/(10a),水分盈亏指数总体呈上升趋势;大豆各生育阶段干旱频率分布与需水量空间分布大致相同,其中生长前期和快速发育期干旱频率高于生长中期和生长后期,易发生春旱和夏旱。本研究可为黑龙江省大豆的灌溉管理和旱灾预防提供理论依据和参考。     

北疆地区棉花生育期需水量变化特征及成因分析

探讨北疆地区棉花生育期需水量和灌溉需水量的变化趋势进而分析了变化趋势与气象因子的关系.选用北疆26个气象站1961-2016年的逐日气象数据,参考作物蒸散量计算方法和相关作物系数,计算北疆棉花56 a来的作物需水量和灌溉需水量,并分析了对气候变化的响应.结果表明:近56 a北疆地区棉花需水量和灌溉需水量都呈下降趋势,尤其是花铃期下降趋势很显著,气候倾向率依次为-0.635、-0.643 mm/a;棉花花铃期平均需水量为305.02 mm,灌溉需水量平均值为289.95 mm.气象因子与棉花各生育期作物需水量和灌溉需水量相关,其中,降雨对灌溉需水量的影响最大.从气候变化来看,北疆地区棉花作物需要水量呈减少趋势,随着降雨量的增加,灌溉需水量也呈减少趋势.     

基于CROPWAT的泾惠渠灌区玉米和棉花灌溉需水量时空分布研究

基于泾惠渠灌区30a的气象资料,采用CROPWAT模型分析了泾惠渠灌区作物蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,并运用SPSS软件,计算了灌区作物需水量与气象因子的相关系数。分析表明:玉米蒸发蒸腾量平均值为524.33mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬到8月下旬;棉花蒸发蒸腾量平均值为869.13mm,峰值出现时间与玉米一致;灌区玉米在抽雄-开花期灌溉需水量为130.12mm,籽粒形成-乳熟期灌溉需水量为359.32mm,9月下旬以后,灌溉需水量下降;棉花生育期需水量空间分布比较均匀,平均值为869 mm,整个灌区灌溉需水量平均值为453.6mm,棉花苗床期灌溉需水量开始增加,花铃期达到最大值,吐絮期灌溉需水量减小;灌区作物需水量与气温呈正相关,与降水呈负相关,与风速和相对湿度相关性较小,与日照时数相关性较大。     

基于CROPWAT模型的玉米需水量及灌溉制度研究

【目的】研究黑龙江西部气候变化对玉米需水量影响及不同降雨年型下喷灌、膜下滴灌的灌溉制度。【方法】基于黑龙江省肇州县1988—2015年气象资料、作物参数和土壤数据,利用Mann-Kendall趋势检验法分析了玉米生育期内各气象因素变化规律,结合CROPWAT模型研究了黑龙江省西部玉米需水量、有效降雨量和灌溉需水量的年际和各生育期间的变化规律并总结归纳了导致这些变化的气象原因,分析了不同降雨年型作物需水量与有效降雨量的耦合度并制订了相应的喷灌和膜下滴灌灌溉制度。【结果】(1)玉米生长期内,月平均最高温度和月平均最低温度显著升高,月平均风速显著降低;(2)玉米生长期内需水量受最高温度影响,以8.72 mm/10 a的速率增长,变化范围为374.7~537.0 mm;(3)特枯水年、枯水年、平水年和丰水年的需水量分别为500.3、470.8、442.8、395.4 mm。(4)不同降雨年型作物需水量与有效降雨量的耦合度总体呈先升增大后减小的变化趋势;(5)喷灌条件下,特枯水年、枯水年和平水年的灌溉净定额分别为187.4、125.4、49.2 mm;(6)膜下滴灌条件下,特枯水年、枯水年和平水年的灌溉净定额分别为163、95.6、35.8 mm。【结论】在气候变化背景下,该地区有效降雨呈减小趋势,玉米需水量呈增大趋势,除丰水年外,有效降雨量难以满足玉米的需水要求,在农业生产中应根据不同降雨年型在抽雄期和灌浆期进行适量灌溉来保证玉米稳产、高产。     

基于CROPWAT模型的玉米水分盈亏及灌溉制度研究

为研究黑龙江省中部地区玉米生育期内需水量、水分盈亏指数(CWSDI)、干旱等级变化和不同水文年灌溉制度,基于哈尔滨市1955-2014年气象数据、土壤数据和玉米作物参数,利用CROPWAT模型计算玉米生育期内需水量、有效降雨量和灌溉需水量,计算水分盈亏指数并划分干旱等级,采用Mann-Kendall趋势检验分析以上因素变化趋势,针对不同典型水文年制定灌溉制度。结果表明,该地区1955-2014年生育期内玉米需水量以9.41 mm/10 a的速率下降;丰水年、平水年,枯水年和特枯水年需水量分别为407.80、423.80、452.00和485.60 mm;多年平均CWSDI没有明显变化,生育期内每月CWSDI变化较为明显,干旱等级分析表明在玉米生长初期和生长后期较干旱;不同水文年干旱情况不同,除丰水年外,有效降雨量均难以满足玉米生育期内需水量,不同典型水文年应建立不同的灌溉制度。特枯水年、枯水年和平水年的灌水净定额分别为151.30、117.10和39.70 mm。     

气候变化对长江流域早稻灌溉需水量的影响

选用长江流域种植早稻的35个站点1961-2003年气象数据,分析气候变化对长江流域早稻灌溉需水量的影响.结果表明,长江流域大部分地区早稻需水量、灌溉需水量均有减少的趋势.需水量、灌溉需水量同生育期年降雨量、日平均相对湿度呈负相关关系,同生育期日平均气温、日平均风速、年日照时数呈正相关关系,其中灌溉需水量与年降雨量呈极...     

泾惠渠灌区作物需水量特征及影响因素分析

通过CROPWAT模型分析泾惠渠灌区冬小麦和玉米蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,同时运用SPSS软件,计算灌区作物需水量与气象因子的相关系数,分析结果表明:冬小麦整个生育期蒸发蒸腾量平均值为634.04 mm,蒸发蒸腾量最高峰出现在4月中旬—5月中旬,灌区各分区蒸发蒸腾量趋势基本一致;玉米蒸发蒸腾量平均值为525.22 mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬—8月下旬,其中三原最大为535.97 mm,富平最小为514.68 mm;灌区冬小麦在播种—越冬期灌溉需水量最低,返青—拔节期需水量增加;灌区玉米在拔节—抽雄期需水量增加,灌溉平均需水量为133.04 mm;7月—8月为籽粒形成乳熟期,需水量为359.15 mm,至9月下旬,玉米灌溉需水量下降;灌区作物需水量与气温呈正相关,与降水呈负相关,与风速和相对湿度相关性较小,气温、日照时数和相对湿度是影响作物需水量的主要因素.     

昆明地区玉米需水量及灌溉用水量研究

基于CROPWAT模型,利用昆明地区气象数据、玉米生育期数据和土壤数据,模拟研究1980-2012年玉米生育期需水量和灌溉用水量年际变化特征及气象要素对其的影响。结果表明:1980-1999年玉米需水量和灌溉用水量呈现微弱下降的趋势(p=0.22,p=0.06);1999-2012年玉米需水量和灌溉用水量呈上升趋势为(p0.01),多年平均玉米需水量和灌溉用水量分别为354.5和64.0mm。玉米需水量与温度、风速和日照时数呈正相关而与降水量和相对湿度呈负相关;灌溉用水量与温度、风速和日照时数呈正相关而与降水量呈负相关。逐步回归分析表明气温、风速和日照时数的组合可以预测年尺度上玉米需水量的变化趋势;气温、风速和降水的组合可以预测年尺度上灌溉用水量的变化趋势。     

泾惠渠灌区作物需水量特征及影响因素

通过CROPWAT模型分析泾惠渠灌区冬小麦和玉米蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,同时运用SPSS软件,计算灌区作物需水量与气象因子的相关系数,分析结果表明:冬小麦整个生育期蒸发蒸腾量平均值为634.04 mm,蒸发蒸腾量最高峰出现在4月中旬—5月中旬,灌区各分区蒸发蒸腾量趋势基本一致;玉米蒸发蒸腾量平均值为525.22 mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬—8月下旬,其中三原最大为535.97 mm,富平最小为514.68 mm;灌区冬小麦在播种—越冬期灌溉需水量最低,返青—拔节期需水量增加;灌区玉米在拔节—抽雄期需水量增加,灌溉平均需水量为133.04 mm;7月—8月为籽粒形成乳熟期,需水量为359.15 mm,至9月下旬,玉米灌溉需水量下降;灌区作物需水量与气温呈正相关,与降水呈负相关,与风速和相对湿度相关性较小,气温、日照时数和相对湿度是影响作物需水量的主要因素.     

关中地区气候变化对主要作物需水量影响的研究

用关中地区30个气象站41年气象资料,探讨了关中地区主要作物冬小麦和夏玉米需水量与相应生育期内气候因子的变化趋势,分析了气候变化对作物需水量的影响。结果表明:关中地区冬小麦需水量无一致变化趋势,净灌溉需水量(NIWR)呈增加趋势;夏玉米需水量呈不显著减少趋势,净灌溉需水量无一致变化趋势。气象因子影响顺序为,冬小麦:相对湿度>最高气温>日照时数>降水量>平均气温>风速,夏玉米:日照时数>相对湿度>最高气温>平均气温>降水量>风速。日照时数和风速引起冬小麦需水量的降低趋势在很大程度上抵消了相对湿度和最高气温引起的冬小麦需水量的升高趋势,而冬小麦生育期降水的减少是造成冬小麦净灌溉需水量增加的主要原因;风速和日照时数的降低趋势是导致夏玉米需水量减少的主要原因。关中地区秋冬春季向暖干发展,夏季除风速显著降低外,其它气象因子变化不大。     

气候变化对河南省冬小麦和夏玉米灌溉需水量的影响

利用河南省17个站点1961—2012年的气象资料,分析了降雨和潜在蒸散对冬小麦和夏玉米灌溉需水量的影响效应。结果表明,河南省冬小麦多年平均灌溉需水量为59.8~334.3 mm,夏玉米多年平均灌溉需水量为14.5~131.2mm,自南向北逐渐增大;各站点冬小麦和夏玉米灌溉需水量普遍呈下降趋势,其主要原因是生育期潜在蒸散减少和降雨量增加。降雨是影响作物灌溉需水量的首要因素,降雨在雨量和时间分布上均对灌溉需水量产生显著影响;而潜在蒸散的影响小于降雨,但不容忽视。在降雨和潜在蒸散共同影响下,冬小麦和夏玉米灌溉需水量在年际间呈现出更大的波动趋势。     

建三江主要作物需水量变化趋势与关键影响因子识别

基于建三江垦区1995—2018年逐日气象数据,采用Penman-Monteith公式结合单作物系数法计算其主要作物水稻、玉米、大豆生育期的需水量,利用去趋势预置白(TFPW)的Mann-Kendall(TFPW-MK)研究3种作物需水量变化特征,并通过重标极差(R/S)分析法预测作物未来需水量变化趋势;借助通径分析法研究6个气象因子与作物需水量的相关性,识别了作物需水量变化的关键影响因子,并分析了关键影响因子变化与作物需水量变化趋势间的关系。结果表明：建三江垦区主要作物水稻、玉米、大豆全生育期需水量存在显著差异,3种作物多年平均需水量分别为484.84、425.91、319.11 mm;影响水稻、玉米和大豆需水量的关键影响因子为平均气温、净辐射和日照时长,对作物需水量有明显增进作用;风速、相对湿度通过与其他因子协同作用对作物需水量有一定限制作用;在1995—2018年时间序列中,水稻和大豆的全生育期作物需水量呈上升趋势,玉米的全生育期需水量呈下降趋势;未来,水稻和大豆全生育期需水量呈上升趋势,玉米全生育期需水量呈降低趋势。研究可为该垦区作物灌溉水量分配和灌溉制度的制定提供决策依据。     

华北小麦-玉米轮作净灌溉需水量变化趋势——以大兴区为例

【目的】开展不同时间序列华北小麦-玉米轮作净灌溉需水量变化趋势研究,为未来农业用水规划提供决策参考。【方法】采用Mann-Kendall非参数检验法分析了近60 a(1961―2017年)与近30 a(1988―2017年)小麦-玉米轮作的作物需水量、有效降水量、净灌溉需水量的变化趋势。【结果】不同时间序列小麦-玉米轮作的作物需水量、有效降水量及净灌溉需水量的变化趋势存在较大差异,1961―2017年小麦-玉米轮作作物需水量与有效降水量整体呈显著增加趋势,变化倾向率分别为5.3、7.8 mm/10 a;而净灌溉需水量呈不显著减少趋势,变化倾向率为-2.5 mm/10 a。1988―2017年小麦-玉米轮作作物需水量整体呈显著增加趋势,变化倾向率为11.0 mm/10 a;有效降水量整体呈显著减少趋势,变化倾向率为-7.3 mm/10 a;净灌溉需水量整体呈显著增加趋势,变化倾向率为18.3 mm/10 a。【结论】1961―2017年小麦-玉米轮作的净灌溉需水量减少,主要是平均风速与日照时间减少所致;而1988―2017年小麦-玉米轮作净灌溉需水量增加,主要是气温升高与相对湿度减少所致,且序列越短其变化趋势越显著。因而在进行灌溉用水规划时,合理选择序列长度尤为重要。     

泾惠渠灌区作物种植结构变化对灌溉需水量的影响

研究种植结构变化对灌区作物需水量和灌溉需水量的影响,能够为作物生育期的灌溉用水管理和农业水资源规划提供基础数据。依据泾惠渠灌区实测降水和蒸发蒸腾等气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算灌区主要作物需水量;通过频率计算和配线法确定灌区丰水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)的有效降水量;根据1988—2014年Landsat卫星遥感影像提取的泾惠渠灌区不同历史时期农业种植结构数据,计算典型水文年份灌区总灌溉需水量,并分析作物需水量和灌溉需水量在不同典型水文年的年际和月际变化。结果表明,随着泾惠渠灌区农业种植结构的变化,灌区总的作物需水量和灌溉需水量都呈现显著下降趋势。但泾惠渠灌区在1988—2005年间,单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量都基本保持不变,随后均呈小幅下降趋势。各月份作物总需水量和总灌溉需水量除6月份之外,其余各月份都呈现显著下降趋势;但在此期间,灌区单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量除在4、8、9月份呈下降趋势,而6月份呈显著增加趋势外,其余各月份基本保持不变。灌区总的作物需水量和灌溉需水量的下降主要是由农作物种植面积大量减少所致,种植结构的变化对其影响较小,但灌区种植结构调整后的作物需水量状况更符合区域有效降水特点。     

石羊河流域春小麦灌溉需水量时空分布研究

根据石羊河流域1960-2004年的气象资料,利用FAO的CROPWAT模型计算石羊河流域春小麦生育期多年平均蒸发蒸腾量、有效降水量和灌溉需水量;利用GIS建立流域空间和属性数据库,分析春小麦灌溉需水量空间分布规律。结果显示,春小麦蒸发蒸腾量、灌溉需水量空间分布趋势为从北往南逐渐降低,生育期降水量由北到南逐渐增大,其中春小麦多年平均蒸发蒸腾量为353.55~452.60 mm,生育期有效降水量为45.13~168.16 mm,雨养条件下石羊河流域春小麦产量减幅为27.90%~65.30%。因此,为保证春小麦产量需进行补充灌溉。利用CROPWAT模型计算,石羊河流域春小麦多年平均灌溉需水量为202.79~407.47 mm。     

河南省主粮作物需水量变化趋势与成因分析

河南省是我国粮食主产区,研究河南省主粮作物的灌溉需水变化规律可为水分高效管理和节水增粮提供实践参考。基于河南省18个气象站点1958—2013年逐日气象观测资料,根据FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸发蒸腾量及冬小麦和夏玉米各生育期需水量,利用时间序列分析法和Arc GIS普通克里金插值法研究需水量时空变化特征,采用通径分析法研究作物需水量的变化成因。结果表明:河南省近56 a来年均参考作物蒸发蒸腾量为807.0 mm/a,日均蒸发蒸腾量为2.2 mm/d,呈波动减少趋势,其中西北和东南地区参考作物蒸发蒸腾量最大,豫西地区的参考作物蒸发蒸腾量跨度较大。冬小麦和夏玉米的净灌溉需水量分别为350~525 mm和243~368 mm,灌溉需求指数随经度和纬度的增加而增大,冬小麦生长对灌溉的依赖程度高于夏玉米。影响河南省主粮作物需水量的气象因子主要为气温、水汽压、日照、最高气温和风速。     

基于灌溉需求指数的滇中地区烤烟需水量时空变化分析

基于云南省滇中地区4个国家气象站点逐日气象资料和烤烟不同生育期作物系数,根据FAO 56推荐的Penman-Monteith公式和单作物系数法,计算了滇中地区近58 a(1956—2013年)参考作物蒸发蒸腾量、烤烟净灌溉需水量及净灌溉需求指数,分析了滇中地区烤烟生育期净灌溉需水变异特征;利用GIS普通克里金法,对滇中地区烤烟需水量、净灌溉需水量和净灌溉需求指数进行空间分布分析;采用通径分析法研究灌溉需求指数变化成因。研究结果表明,滇中地区烤烟净灌溉需求指数随生育期变化逐渐减少,即伸根期、旺长期、成熟期;其中,净灌溉需求指数大于零的年数占54%,表明烤烟区在平水年条件下需人工灌溉补给;影响净灌溉需水量最主要的气象因子为降水量。     

黑龙江省基于降雨的干旱时空分布及玉米灌溉需水规律研究

为了得到黑龙江地区不同降雨频率下的干旱情况以及玉米灌溉需水分布,利用1990-2015年黑龙江72个站点逐月降雨数据,研究了玉米生育期(5-9月)各月及全生育期的降雨分布,同时分析了不同降雨频率下各站点降水距平百分率以及玉米灌溉需水情况。结果表明:黑龙江较易发生干旱以及降雨量较少的地区是黑龙江西部的齐齐哈尔、龙江、杜蒙、泰来、大庆、肇州、肇源等地以及黑龙江东北部的鹤岗、桦川等地;7、8月为各地区玉米灌溉需水量较多的月份;在50%降雨频率下,黑龙江大部分地区都不会发生干旱,在75%降雨频率下,黑龙江有少部分地区发生干旱并需要对玉米进行灌溉,在90%降雨频率下,黑龙江大部分地区都达到了干旱标准,并需要进行灌溉。     

运城市主要粮食作物灌溉需水量时空变化研究

明确运城市主要粮食作物冬小麦和夏玉米灌溉需水量的时空变化规律,为未来该市灌溉用水的科学配置提供基本参数。基于运城市域内13个气象站点的长期观测资料,利用Penman-Monteith公式确定参考作物蒸散量,结合有效降雨量和作物系数等参数,计算分析了运城市近50 a冬小麦与夏玉米的灌溉需水量及其时空变化特征。结果表明：在研究时段内,冬小麦和夏玉米年灌溉需水量整体均呈现波动式降低的变化趋势,整体降低幅度分别为-0.7和-2.1 mm/(10 a)。冬小麦在4月和5月的灌溉需水量较多,分别为80.5 mm和108.4 mm;夏玉米则为8月份的灌溉需水量最大,约为85.3 mm。冬小麦和夏玉米全生育期的平均灌溉需水量都呈现从东向西逐渐递增的趋势,冬小麦灌溉需水量的变化范围处于283.6～336.8 mm,夏玉米则为165.4～253.9 mm。相关分析结果表明,水汽压差与太阳辐射对运城市冬小麦和夏玉米灌溉需水量的影响较大。运城市冬小麦与夏玉米灌溉需水量在时间上呈波动降低趋势,在空间上则由东向西逐步递增;气温与降水的变化趋势显示运城市的气候正在朝暖湿化方向发展,未来灌溉方案的制定与优化应当予以充...