宁夏地区春玉米灌溉需水量特征研究

【目的】提高宁夏地区春玉米的灌溉效率,优化农业资源配置。【方法】依据宁夏地区11个站点1960-2019年的气象资料,确定宁夏地区年际及春玉米生育期不同水文年型的有效降雨量;然后,利用ET₀ Calculator软件计算参考作物腾发量,并结合作物系数法计算作物需水量,求得宁夏地区年际及不同水文年型下春玉米各生育期的作物需水量、灌溉需水量、耦合度和水分盈亏指数。【结果】1960-2019年间,宁夏地区年有效降雨量波动较大(158.5~424.2 mm),北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米生育期有效降雨量分别为123.9,205.4和334.4 mm。宁夏全区春玉米生育期需水量为482.0~690.7 mm,其中南部山区和中部干旱带春玉米需水量有降低趋势,而北部引黄灌区有增大趋势。北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米灌溉需水量分别为566.8,413.0和147.6 mm;在枯水年、平水年和丰水年宁夏全区春玉米灌溉需水量分别为448.5,378.9和317.0 mm。南部山区降雨对作物需水量的满足程度最高,耦合度为0.70,是北部引黄灌区的3.89倍。【结论】宁夏南部山区应以集雨技术为基础发展雨养玉米种植;北部引黄灌区和中部干旱带需要大力发展节水灌溉,其中在北部引黄灌区春玉米大喇叭口期、抽雄期和乳熟期需要分别补灌87.2,79.6和275.6 mm,在中部干旱带需要分别补灌65.7,62.4和212.8 mm。     

马铃薯光合生理因子日变化研究

[目的]为了解马铃薯光合生理特性及生长的适宜气象条件,以高效利用宁夏农业气候资源提高马铃薯品质与产量,大力发展宁夏特色农业,提高农民经济收入。[方法]利用CIRAS-Ⅰ型便携式光合测定仪测定马铃薯光合生理要素日变化,并运用统计学方法,分析宁夏西吉县马铃薯生理因子与气象因子日变化规律,研究作物生长关键期（开花期、块茎膨大期）气温、湿度、CO2浓度、光强等气象因子对马铃薯生理各要素日变化的影响。[结果]①马铃薯试验田间的空气湿度呈＂U＂型余弦曲线形式变化,而光合有效辐射和气温则表现出相反的变化趋势;②田间CO2浓度与马铃薯叶片细胞间隙CO2浓度成正相关性,二者日变化均呈＂W型双峰＂曲线;③马铃薯生长季内,在空气相对湿度较为适宜的晴天,其叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度等生理要素的日变化与环境因子太阳辐射的日变化规律一致,都表现为＂M型双峰＂曲线形式,且有明显的＂午休＂现象;④光照过强引起叶片光合作用出现的＂午休＂现象通常与气温最高值和湿度最低值出现的时间同步。[结论]该研究可为宁夏地区马铃薯的大规模生产提供科学依据。     

马铃薯光合生理因子日变化研究

[目的]为了解马铃薯光合生理特性及生长的适宜气象条件,以高效利用宁夏农业气候资源提高马铃薯品质与产量,大力发展宁夏特色农业,提高农民经济收入。[方法]利用CIRAS-Ⅰ型便携式光合测定仪测定马铃薯光合生理要素日变化,并运用统计学方法,分析宁夏西吉县马铃薯生理因子与气象因子日变化规律,研究作物生长关键期（开花期、块茎膨大期）气温、湿度、CO2浓度、光强等气象因子对马铃薯生理各要素日变化的影响。[结果]①马铃薯试验田间的空气湿度呈＂U＂型余弦曲线形式变化,而光合有效辐射和气温则表现出相反的变化趋势;②田间CO2浓度与马铃薯叶片细胞间隙CO2浓度成正相关性,二者日变化均呈＂W型双峰＂曲线;③马铃薯生长季内,在空气相对湿度较为适宜的晴天,其叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度等生理要素的日变化与环境因子太阳辐射的日变化规律是一致的,都表现为＂M型双峰＂曲线形式,且有明显的＂午休＂现象;④光照过强引起叶片光合作用出现的＂午休＂现象通常与气温最高值和湿度最低值出现的时间同步。[结论]该研究可为宁夏地区马铃薯的大规模生产提供科学依据。     

宁夏中南部作物生长期可利用降水变化规律及其异常特征

[目的]研究宁夏中南部作物生长期可利用降水变化规律及其异常特征。[方法]利用1961～2010年宁夏中南部9个气象站3～9月逐月降水、气温和美国NCEP/NCAR再分析资料,采用高桥浩一郎蒸散经验公式、Mann-Kendall、Lepage法、Morlet小波分析等方法对宁夏中南部作物生长期可利用降水的变化特征及其异常特征进行分析。[结果]近50年宁夏中部干旱区与南部丘陵区作物生长期可利用降水量差异明显,呈南多北少特征,2个区域可利用降水量均呈减少趋势;各年代的变化各不相同,中部干旱区70年代以后、南部丘陵区90年代以后可利用降水量持续偏少,且中部干旱区可利用降水量变率大;2个区域作物生长期可利用降水分布极不均匀,均主要出现在7、8、9月,占生长期总量的76%以上,而3、4、5月低于生长期总量的14%。中部干旱区和南部丘陵区均未出现突变现象;中部干旱区主要存在5～7年的周期,其次是2～3年的周期;南部丘陵区主要存在2～3年的周期,其次是10～12年的年代际周期。多雨年北半球欧亚500 hPa高度距平场中贝加尔湖、蒙古国和我国西北部地区为负距平区,少雨年则为正距平区。[结论]该研究为宁夏中南部空中可利用水资源的合理利用提供参考。     

1961—2010年东北农作区春小麦需水量的时空变化特征

利用东北农作区58个气象站点1961—2010年的逐日气象数据,基于Simulation of Evapotranspiration of Applied Water(SIMETAW)模型分析气候变化背景下东北农作区春小麦生育期内作物需水量(Crop evapotranspiration,ETc)和灌溉需要量(Evapotranspiration of applied water,ETaw),以及典型站点春小麦的灌溉需求指数(Irrigation demand index,IDI)的时空变化特征。结果表明:近50年来,东北农作区日平均温度呈显著上升趋势,平均降水量下降趋势不明显,平均太阳辐射及作物蒸散量呈显著下降趋势。春小麦生育期作物需水量和灌溉需要量呈下降趋势,其分布均表现为西多东少。50年来春小麦作物生育期需水量下降主要集中于松辽及兴安岭南部地区,东部地区变化趋势不明显;生育期灌溉需要量下降集中于松辽及兴安岭地区,三江平原地区略有增加,长白山地区多年保持平稳。     

内蒙古中部区干旱指数演变及其对马铃薯产量的影响

为了解内蒙古中部马铃薯主产区干旱发生程度对马铃薯产量的影响，选用内蒙古中部马铃薯主产区23个气象站1961—2017年逐日降水量数据，统计分析了近50年的降水集中度（PCD）、降水集中期（PCP）、标准化降水指数（SPI）和标准化降水蒸散指数（SPEI）的时空特征及其与马铃薯产量变化的响应关系。结果表明，从年际变化来看，PCD呈下降趋势，突变年份为1998年，表明研究区区域降水量年度内的分配更趋近于均匀；PCP、SPI和SPEI无明显趋势变化。从区域变化来看，PCD与马铃薯生长季的降水量呈负相关关系，即降水越少的地区降水越集中；东部的PCP要早于西部，平均值出现在6月25—30日之间；SPI和SPEI低值区主要位于中部。SPI和SPEI气候倾向率的空间分布表征西北部地区干旱程度有所缓解，东南部地区有所增强。PCD>0.37、PCP>39 候、SPI<0.13或SPEI指<0.34的年景马铃薯产量可能因干旱出现减产；PCD>0.48、PCP>41 候、SPI<-0.54或SPEI<-0.29的年份可能因干旱成灾。研究结果为内蒙古马铃薯干旱的防灾减灾提供了科学的决策依据。     

京郊地区主要农作物需水特征与农田水量平衡分析

本文利用FA056灌溉分册推荐的作物系数法计算了京郊地区20个站点近46年10种主要农作物的需水量.并计算了需水量与亏水量的变化趋势,并以2006年北京种植结构为基础,对自然状态下的农田水量平衡状况进行了分析.结果表明:10种主要农作物的多年平均需水量在308.6-729.2mm之间;除冬小麦外,其他作物的需水量变化均呈显著上升趋势,每10年增加量在0.49-1.17mm之间,而亏水量变化则表现为夏玉米、春玉米、大豆、水稻和花生等作物显著上升,每lO年上升1.10-1.45mm;10种主要农作物在自然状态下的多年平均总需水量为1293.8×106m3,蔬菜、春玉米、冬小麦和夏玉米的需水量分别为379.1×106m3(单位面积折合530.6mm)、291.7×106m3(400.8mm)、285.1×106m3(452.2mm)和194.6×106m3(308.6mm),占总需水量的88.9%;不同水文年型下,降水均不能满足作物生长需要,农田水分以亏缺为主.     

宁夏降水空间分布格局及其多时间尺度变化特征分析

[目的]研究宁夏降水空间分布格局及其多时间尺度变化特征。[方法]依据宁夏1951～2008年月降水资料,采用旋转自然正交分解法（REOF）、降水集度法（PCI）、小波分析法及Mann-Kendall秩次相关分析等方法,分析近58年来该地区降水的空间分布格局及其多时间尺度变化特征。[结果]宁夏地区降水的空间结构总体表现为＂南北异向＂型和＂北中南各异＂型;降水由北向南依次递增,年际变化由北向南依次减弱,引黄灌区降水年内分配极不均匀,其他地区年内变化波动相对平缓;各地单独丰水年的概率高于单独枯水年,而发生连枯年的概率则高于连丰年,并以3、6及10年的显著周期振荡。中部干旱带及南部山区降水呈减少趋势的概率均为75.0%,引黄灌区达71.4%,全区降水减少的概率达73.3%;中部干旱带及引黄灌区年降水波动呈增加趋势;降水的年内分配差异将变缓,尤其是中部干旱带呈减少趋势概率达100.0%。[结论]该研究为当地降水资源的有效利用及区域社会经济与生态环境协调发展提供有益的参考。     

1961-2020年中国玉米需水量及水分盈亏的时空变化格局

为明确不同区域玉米需水量的时空变化,根据联合国粮食与农业组织(FAO)推荐的彭曼公式和作物系数法,利用1961-2020年558个典型气象站点的标准气象数据对我国不同区域玉米的生育期作物需水量进行计算,并结合玉米生育期内的降水量进一步分析不同区域玉米的水分盈亏时空变化.结果表明,全国玉米生育期内需水量在区域间呈现明显的...     

山西冬小麦作物需水量近45年变化特征

[目的]研究冬小麦生态需水量随气候变化的响应机制。[方法]利用1961~2005年山西冬小麦产区各县的气象资料和区域各农业气象观测站观测资料,根据区域冬小麦物候规律将山西冬小麦区分为5个区域,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式结合作物系数,分别计算5个区的冬小麦作物需水量,并结合同期降水量,分析各发育期冬小麦作物的需水、缺水变化规律,需水、缺水年际变化特征。[结果]结果表明,山西冬小麦各区域作物需水量在436.1~446.0 mm之间,表现出由轻旱-干旱-重旱区域作物需水量逐渐增加的趋势 以抽穗~灌浆期需水强度最大,冬前分蘖期和春季的拔节~灌浆期需水最为关键 生态缺水量平均为260 mm,缺水率在60%以上 各生育期返青~拔节期缺水率最大 气候变暖背景下,区域冬小麦生态需水量基本表现出下降趋势,而生态缺水率呈增加趋势,20世纪80年代需水量下降比较明显,缺水率则较小,从90年代开始随着暖干化趋势明显,作物缺水率也日益严重。[结论]抓好关键期水分利用、优化灌溉制度对提高冬小麦产量非常重要。     

宁夏近50年极端强降水事件的时空变化分析

[目的]研究近50年宁夏极端强降水事件的时空变化特征。[方法]根据宁夏20个站点1961～2010年的逐日降水资料,采用百分位的方法定义宁夏极端降水事件的阈值,选取极端降水事件的降水量、频率、强度等多个指标,并利用线性回归和M-K非参数统计检验法分析了宁夏极端降水事件的时空分布及变化趋势特征。[结果]采用百分位法确定的宁夏近50年平均极端降水阈值大致呈现从南到北逐渐减小的分布状况,阈值较大的区域主要位于宁夏海原以南的固原地区,较小的区域位于宁夏的同心、盐池以北的大部地区,与宁夏气候平均年降水量的分布极为相似;近50年宁夏大部分地区的极端降水频率、极端降水量以减少趋势为主,而极端降水强度呈增大趋势。对麻黄山、六盘山2个典型站的极端降水事件分析发现,麻黄山极端降水频率与极端降水量呈减少趋势,极端降水强度为增大趋势,六盘山极端降水频率、极端降水量与极端降水强度均呈减少趋势;麻黄山年极端降水频率在1994年之前呈减少趋势,1994年以后呈增加趋势,突变发生在2003年;年极端降水强度1984年以来为增加趋势,突变时间为1984年,六盘山从1978年至今为减小趋势。[结论]该研究为宁夏气候突变分析提供理论依据。     

宁南山区马铃薯移动滴灌补水技术研究

[目的]为提高旱区马铃薯的产量提供科学依据。[方法]以＂户用型移动式滴灌装置＂为补水设施,对宁南山区马铃薯进行定期补灌,研究不同处理（①不补水（CK）;②补水30m3/hm2;③补水60m3/hm2;④补水90m3/hm2）对马铃薯产量的影响。[结果]使用＂户用型移动式滴灌装置＂补水可明显提高宁南山区的土壤含水量;灌水30、60、90m3/hm2的处理马铃薯产量分别增加了7032.5、13292.5、13637.5kg/hm2,分别比对照增加了41.0%、77.5%和79.5%;3个处理马铃薯产值分别增加了5626、10634、10910元/hm2,产投比分别为4.02、6.26、5.07。[结论]宁南山区马铃薯每次补水量以60m3/hm2为宜。     

马铃薯淀粉废水循环利用蒸发设备工艺设计

[目的]为了宁夏南部山区马铃薯淀粉废水循环利用。[方法]采用四效蒸发的方法,对四效蒸发参数进行迭代试算,确定蒸发设备的工艺参数。[结果]设计工艺参数合理。[结论]该研究为解决废水污染问题和水资源的综合利用提供理论基础。     

宁夏年季降水的时空分布特征及变化分析

针对地处西北内陆的宁夏全境19个气象观测站的年、季降水资料,利用EOF分解方法进行了时空分解,分析了其年、季降水的EOF1和EOF2空间分布特征和时间系数变化趋势,并利用谱分析方法和M-K方法对年降水资料的EOF1和EOF2时间序列进行了周期分析和突变分析,得出了其主要变化周期和突变时间点。     

宁夏南部山区冰雹气候特征分析

[目的]研究近50年宁夏南部山区冰雹气候特征。[方法]选取宁夏南部固原、西吉、泾源、隆德、六盘山5个地面气象观测站1960～2009年冰雹观测资料,利用统计方法分析了宁夏南部山区冰雹空间分布规律、冰雹年际、月际等气候特征和变化趋势;并提出了固原冰雹灾害的防灾减灾措施。[结果]近50年宁夏南部山区冰雹具有明显的年、季、月和日变化特征。3～10月都有可能出现冰雹,主要集中在5～8月,占全年的72.0%,6月冰雹发生的机率最大,占全年的21.7%,是典型的夏季多雹区;固原冰雹发生的年际变化较大,多寡相间,并有平均约为3年的周期性;固原冰雹二阶时间趋势为反抛物线型,20世纪60～80年代冰雹发生次数呈增加趋势,70、80年代为冰雹多发期,进入90年代后冰雹呈减少趋势,近20年来冰雹显著减少;固原冰雹主要集中在12：00～21：00,出现冰雹的次数占总次数的85%。固原地区冰雹分布有明显的地域特征,山区、丘陵地区冰雹多,河谷川道及北部平川地区冰雹少;冰雹云主要发源于六盘山、南华山、月亮山、西峰岭、云雾山等山地;冰雹云移动方向一般由西北向东南方或由北向南移动,也有一部分原地生消。根据冰雹地域分布,结合冰雹灾情资料,可将固原市冰雹风险划分为高发区、中发区、低发区三级区域。[结论]该研究为冰雹天气的预测预警和人工防雹提供科学依据。     

基于人工神经网络方法宁夏水资源承载力评价

基于人工神经网络方法对宁夏水资源的时空分布、分配及使用等进行分析,给出宁夏各地区水资源承载力综合指数,为宁夏水资源的合理使用提供科学的参考依据。     

宁夏夏季各月降水的时空分布及与74类大气环流指数的关系初探

使用EOF方法,对宁夏全境具有代表性的19个气象观测站的1961～2008年夏季各月降水资料进行了时空分解,得到了夏季各月降水的EOF空间分布特征和时间系数变化趋势。利用国家气候中心资料室提供的1961～2008年共48年的74类月大气环流指数资料,对大气环流指数与宁夏夏季各月降水量之间的相关性进行了分析,得出了相关指数因子。利用最优子集回归方法(OSR)从相关因子中筛选出了最能拟合各月降水的4个关键因子,建立了最优子集回归预报方程,对1962～2008年共47年的夏季各月降水距平进行了回报,得出了各观测站夏季各月的历史拟合率。     

短期高温胁迫对不同生育期马铃薯光合作用的影响

[目的]研究短期高温胁迫对不同生育期马铃薯光合作用的影响。[方法]选取在宁夏广泛种植的粉用马铃薯陇薯3号为试材,分析短期高温条件下不同生育期其气孔导度（白）、蒸腾速率（丹）、叶室内外CO2浓度差、净光合速率（Pn）以及叶片光合水分利用效率（WUE）的变化。[结果]出苗期高温胁迫下的马铃薯净光合速率和叶室内外CO2浓度差均出现滞后性,而气孔导度和蒸腾速率的变化趋势与常温下相一致,但数值均高于常温下;其中对净光合速率影响最大的因子是叶室内外CO2浓度差。分枝期高温胁迫下净光合速率、叶室内外CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率虽然变化趋势与常温下相近,但是均在中午出现一次突变,达到峰值,而水分利用率变化与常温下基本一致;其中对净光合速率影响最大的因子也是叶室内外CO2浓度差,其次是蒸腾速率。[结论]高温胁迫对不同生育期马铃薯光合作用均有影响,且分枝期大于出苗期,其中叶室内外CO2浓度差是对净光合速率影响最大的因子。     

比利时CARAH马铃薯晚疫病预测模型在宁夏南部山区的应用

[目的]寻找适合宁夏南部山区应用的马铃薯晚疫病预测模型。[方法]采用比利时CARAH预测模型于2006年、2007年对宁夏西吉县马铃薯晚疫病进行预测并对田间发病情况进行观察,研究该模型的应用效果。[结果]采用比利时CARAH模型预测马铃薯晚疫病的发生更接近实际的情况,预测结果与田间实际发病观察结果时间误差仅2~3 d。从有效防治马铃薯晚疫病的角度来看,宁夏南部干旱山区应采用4 h湿润持续期评分的标准进行预测,它能更准确的反映田间病害发生情况,利用其预测结果指导田间防治更准确及时。[结论]比利时CARAH马铃薯晚疫病预测模型是适合预测宁夏南部山区马铃薯晚疫病发生的理想模型,可以直接应用于生产中。     

宁夏各月降水特征和可预测性分析

针对宁夏全境19个气象观测站的月降水资料和全球74类大气环指数资料,利用方差分析、EOF分解、最优子集回归回报检验等方法分析了时空分布特征和可预测性。结果表明,冬季各月降水偏离平均值的程度较大;各月降水EOF1的方差贡献率1-12月的整体趋势为下凹型分布,EOF2呈相反趋势变化;月降水的EOF1空间分布从南到北大致分为3个带状区域;利用OSR方法回报检验各站的历史拟合率很不均衡,1-4月维持一个较高的拟合率,然后逐渐降低,5月达到一个最低值。