气候变化背景下冀西北半干旱区玉米水分盈亏变化特征

为研究气候变化条件下冀西北半干旱区玉米水分盈亏情况,本文基于1991-2020年气象数据,分析玉米需水量的主要影响因素和变化特征,通过水分盈亏指数(CWSDI)研究玉米生育期内各月份的水分供应情况。结果表明：玉米全生育期多年平均相对湿度、日照时数和平均风速随着年际的变化不断降低,平均温度则呈上升趋势,其中日照时数变化尤为显著。生育期内玉米需水量呈先增后减的抛物线趋势,需水量与日照时数和平均温度呈显著正相关,与平均相对湿度呈显著负相关。多年降雨量呈先降后升的变化趋势,仅存在一个突变点,未出现“反复震荡”变化趋势。玉米全生育期不同月份有发生干旱的可能性,其中7~8月份正值灌浆期,应及时监测玉米水分情况,防止水分亏缺造成减产。本研究以期为冀西北半干旱区玉米科学灌溉提供参考。     

河南省夏玉米生育期有效降雨量和需水量时空分布特征

依据河南省15个夏玉米主产区1961—2015年的气象资料,计算夏玉米生育期的需水量和有效降雨量,进而得到夏玉米生育期的灌溉需水量,并利用线性倾向估计和空间插值法对河南省夏玉米生育期降雨量、有效降雨量、需水量和灌溉需水量的年际变化趋势和空间分布特征进行分析,以期为河南省夏玉米生产中水资源合理分配和灌溉方案制定提供科学依据。结果表明,在时间分布上,1961—2015年,河南省夏玉米生育期降雨量和有效降雨量年际间整体上变化趋势平稳,而需水量和灌溉需水量整体上呈明显的下降趋势。在空间分布上,河南省夏玉米生育期年均降雨量整体上由东南向西北递减,年均有效降雨量从西南向东北递减;豫西夏玉米生育期年均需水量相对高于其他区域,而豫北灌溉年均需水量明显高于其他地区。     

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。     

气候变化对三湖连江灌区水稻生育期和灌溉需水量变化的影响

为研究气候变化对三湖连江灌区水稻生育期和灌溉需水量变化的影响,利用FAO Penman-Monteith公式计算了嘉鱼县三湖连江水库灌区1982—2021年的水稻灌溉需水量,并通过MK检验和时间序列分解。结果表明：在过去40年里,气温呈极显著上升趋势,而相对湿度、平均风速和日照时数明显下降;水稻生育期平均缩短14.75 d;水稻生育期内ETc上升,占全年的37.6%;多年平均有效降雨量下降,灌溉需水量增大,灌溉需求指数为0.42。水稻生育期缩短和灌溉需水量的增大是由气温、风速、相对湿度、日照等共同作用的结果,有效降水量和灌溉需水量呈相反增长趋势。     

云南蒙自坝子主要作物需水量及灌溉需水量研究

根据蒙自坝子中部蒙自气象站1980—2010年逐月气象资料和相应的作物数据及CROPWAT软件,计算了蒙自坝子近31年来的作物需水量和灌溉用水量,通过排频,确定了不同作物在相应保证率下的灌溉用水量。研究结果表明,水稻、玉米、马铃薯、烤烟、花生等大春作物的多年平均作物需水量分别为696．2、427．7、517．8、414．0和469．0mm,作物需水量离差系数较小。大春作物生育期有效降雨量较多,故灌溉需水量很少,但水稻因为泡田用水、秧田用水、生长期渗漏等,导致灌溉用水量很大,成为灌溉需水量最大的作物;小春作物蚕豆、小麦、油菜的多年平均作物需水量分别为394．8、412．5、476．2mm。因为生育期内有效降雨量相对较少,小春作物灌溉需水量很大;甘蔗、蔬菜为全年种植（生长）作物,作物需水量分别为1308．3和1186．9mm,灌溉需水量分别为675．2和523．51／11／1,成为仅次于水稻的第2和第3位灌溉需水量最大的作物。该研究为蒙自坝子灌溉制度制定、作物种植结构调整提供了理论依据。     

黑龙港流域夏玉米生育期需水量变化特征及影响因素

为了更好地了解黑龙港流域夏玉米需水变化特征及气候影响因素,提高降水利用率,减少灌溉用水,本文利用黑龙港流域1960—2010年的气象资料分析了当地玉米生长季需水量、缺水量及气象因子对需水量的影响。结果表明,黑龙港流域夏玉米各生育时期需水量均呈减少趋势,生长发育期是其需水高峰期,整个生育期多年平均需水量为417.42 mm,气候倾向率为-5.92 mm·(10 a)^-1;多年平均缺水量为122.02 mm,随时间推移整体呈现上升趋势,气候倾向率为14.24 mm·(10 a)^-1;日最高气温、日照时数和平均相对湿度在4个生育时期均与夏玉米需水量呈显著相关,日最高气温、日照时数与需水量呈显著正相关,平均相对湿度与需水量呈显著负相关。平均气温在夏玉米初始生长期和生长发育期与需水量均呈显著正相关,降雨量在夏玉米初始生长期与需水量呈显著负相关。黑龙港流域夏玉米生育期需水量减少的主要原因与日照时数减少有关。夏玉米生育期缺水量的增加会导致未来干旱风险增加,因此,本区域种植夏玉米应当选择抗旱品种及节水栽培措施来规避干旱风险。     

河南省葡萄需水量的时空变化趋势及影响因素分析

基于河南省1960—2015年的17个基本气象站点的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算了河南省葡萄需水量;并利用线性趋势分析法和Mann-Kendall非参数检验法,对葡萄生育期需水量和不同月份需水量的年际变化趋势进行了分析。同时,也对其与气象因子的相关性进行了探讨。结果表明,1960—2015年,河南省葡萄生育期平均需水量为451.71 mm。56 a来,除4月份葡萄需水量呈不显著的上升趋势外,其他月份的需水量均呈下降趋势,尤其是6月、7月和8月的需水量均呈显著下降趋势。葡萄生育期需水量的空间分布特征为自西北向东南逐渐降低,豫西葡萄生育期平均需水量最高,为460.82 mm,豫南葡萄生育期平均需水量最低,为438.15 mm。对影响河南省葡萄生育期需水量的气象因子进行相关性分析表明,日照时数和平均风速与葡萄生育期需水量有极显著正相关性,平均相对湿度与生育期需水量呈极显著负相关性。     

黄淮海农作区玉米需水量时空变化特征比较研究

鉴于作物需水量变化趋势对制定灌溉策略与区域水资源配置的重要作用,依据黄淮海农作区50个标准气象站点50年逐日气象数据资料,基于SIMETAW模型,分析了黄淮海各农作亚区夏玉米、春玉米生育期需水量、灌溉需要量的时空变化趋势,主要气象因予时间变化趋势以及需水量与气象因子的相关性。结果表明：1）该地区夏玉米、春玉米生育期需水量平均值分别为321．70和456．70mm且近50年均呈下降趋势,两者降水耦合度分别为0．78、0．72;2）与夏玉米生育期灌溉需要量相比,春玉米生育期灌溉需要量地区差异大且下降更显著,但两者在豫西丘陵山地旱坡地一熟水浇地二熟区均呈上升趋势;3）夏玉米,春玉米需水量下降受太阳辐射、温度、平均风速、平均相对湿度、降水的综合影响,其中最主要气候原因为太阳辐射、温度;平均风速、降水量与之呈显著负相关,其他各因素为显著正相关。     

贵州水稻有效降水量和需水量特征分析

为了分析贵州水稻生育期内有效降水量和需水量等水资源的变化特征,研究基于贵州80个气象站点1961—2015年的逐日气象资料,采用美国农业部(USDA)土壤保持局推荐的有效降水量和联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的参考作物蒸散量计算方法,计算贵州水稻不同生育期内的有效降水量和需水量,并分析水稻不同生育阶段缺水量和灌溉需求指数的变化特征。结果表明:1961—2015年,贵州水稻全生育期有效降水量为324 mm,呈递减趋势,其中,移栽—抽穗期是有效降水量最大的阶段,呈递增趋势,其他生育期有效降水量均为递减趋势;水稻全生育期需水量为737 mm,呈递减趋势,其中,移栽—抽穗期、抽穗—灌浆期需水量呈递减趋势,其他生育期需水量呈递增趋势;水稻全生育期多年平均缺水量为413 mm,呈递增趋势,其中,移栽—抽穗期缺水量呈递减趋势,其他生育期呈递增趋势。全生育期作物水分盈亏指数为0.56,其中,抽穗—灌浆期对灌溉依赖程度最高。     

冀中南多样化种植模式的适水效应分析

为优化冀中南作物种植结构,本研究以河北省典型地下水漏斗区邢台市为例,基于作物需水SIMETAW模型系统量化1965—2018年冬小麦、春棉花、春玉米、夏谷子、夏大豆和春绿豆等10种主要农作物的生育期需水量与灌溉需水量,针对当地不同降水年型和水资源条件以及不同作物的生育期、生长发育特点和前后茬作物的农学特性等构建11种不同的种植模式,分析不同种植模式需水及降水耦合度等参数。结果表明:1)各作物年均生育期需水量表现为春棉花(515.2mm)冬小麦(466.6mm)春玉米(424.9mm)春油葵(420.0mm)春甘薯(362.1mm)春马铃薯(354.2mm)夏大豆(313.9mm)夏玉米(298.7mm)春绿豆(288.1mm)夏谷子(217.5mm)。2)各作物年均生育期灌溉需水量表现为冬播作物春播作物夏播作物。冬小麦年均生育期灌溉需水量最大,为329.2mm;夏谷子最低,为82.8mm。3)传统麦玉一年两熟制周年需水量最大(753.4～780.3mm),相比之下,多样化轮作模式的生育期需水量可显著降低15%～34%,生育期灌溉需水量明显降低9%～32%。春玉米-冬小麦-夏玉米、春玉米-冬小麦-夏谷子、春甘薯-冬小麦-夏玉米和春甘薯-冬小麦-夏谷子等两年三熟制在丰水年、平水年和枯水年下的生育期需水量、灌溉需水量和周年需水量均较低。春绿豆-夏谷子一年两熟模式的年均生育期需水量最低,为504.4mm,年均生育期灌溉需水量为286.8mm。因此,在保证粮食安全的前提下,为减缓河北省地下水位持续下降的趋势,发展适水种植模式是节水农业的重要途径之一。     

黄淮海地区冬小麦-夏玉米生育期内水分供需时空变化特征

为明确影响黄淮海地区作物需水的关键气象因子及其变化特征,基于该地区的66个国家标准气象站点1987—2016年长时间序列的逐日观测资料,采用敏感性分析、因子趋势检测和GIS空间分析等方法,定量计算冬小麦-夏玉米生育期内的有效降水量(Pe)、作物需水量(ETc)及灌溉需水量(ETaw),分析1987—2016年黄淮海区冬小麦-夏玉米水分供需的时空变化特征以及ETc对不同气象因子的敏感性差异。研究表明,1987—2016年冬小麦生育期内Pe远不能满足其生长需求,年均ETaw达264mm,特别冬小麦生育期内Pe呈较明显的下降趋势,伴随气温不断升高,使其面临较严重的水分亏缺;而夏玉米生育期与Pe耦合度高,年均ETaw仅为79mm。黄淮海地区北部为冬小麦ETc和ETaw的高值区,南部ETaw相对较低,但1987—2016年增加趋势明显。相对湿度和气温对ETc的影响最大,其次是平均风速和日照时数,相对湿度的减少和气温的显著升高都将导致ETc的增加。     

蓬莱葡萄全生育期气象条件分析

[目的]掌握葡萄生育期蓬莱的气象条件和规律。[方法]对蓬莱葡萄全生育期的温度、降水、日照、热量等气象条件进行了分析。[结果]蓬莱4月中、下旬、5月下旬和6月上旬的平均气温分别为11．5、13．9、19．1和20．6℃,6月初到9月中旬白天大部分时间的温度在25℃以上,8月上旬至10月上旬的平均气温为17．4—25．4℃。蓬莱冬季的平均气温为-0．4℃。蓬莱的年平均降水量为618．6nm。4月中旬到10月上旬的降水量为515．4mm,占全年降水量的83．3％;4月中旬至6上旬的降水量为89．4mm,占整个葡萄生长期降水量的17.3％;6月中旬到8月中旬的降水量为300．9m,占整个葡萄生长期降水量的58．4％。蓬莱葡萄生长期的日照时数为1598．6h。[结论]整体上,蓬莱的气象条件有利于葡萄的生长发育。     

浅析2008年新疆地区气候及其对农牧业生产的影响

2008年平均气温全疆大部异常偏高;年降水量全疆大部偏少;开春期全疆大部偏早;终霜期北疆大部偏晚,天山山区偏早,南疆西部偏早、东部偏晚;初霜期和入冬期全疆大部偏晚。总体来说,2008年新疆最突出的气候特点是气温高、降水少、干旱严重。从全疆农牧业气象年景来看,仍为平偏丰年景,气象条件对农牧业生产尤其是对棉花生产较为有利。     

The Ogallala Agro-Climate Tool

A Visual Basic™ agro-climate application capable of estimating crop evapotranspiration and irrigation demand over the Ogallala aquifer region is described here. The application's meteorological database consists of daily precipitation and temperature data from 141 U.S. Historical Climatology Network stations during 1976-2005. From that daily data the program calculates climate and crop evapotranspiration (ET_c) statistics over arbitrarily defined periods within summer or winter growing seasons at user-selected latitude-longitude coordinates. The statistics reported include: estimates of seasonal and sub-seasonal ET_c derived from the FAO-56 single crop coefficient algorithm, probabilities of exceedance of cumulative rainfall, irrigation demand and growing degree days, the probability that minimum and maximum daily temperatures will exceed user-defined temperature thresholds, and the probability of heat stress, cold stress and dry periods of varying duration.     

1994-2014年淮安市降水特征分析

根据1994—2014年淮安市盱眙、金湖、淮安区、洪泽、淮阴区、涟水6站降水资料,统计分析近21年来淮安市降水变化特征。结果表明,近21年淮安市降水分布特征为南多北少,年降水主要分布在6—8月;Mann－Kendall突变检验显示,近21年淮安市年降水量从1996年起呈显著上升趋势;而暴雨过程主要发生在6—8月,占暴雨过程总数的84．4％;暴雨过程降水量南部高于中北部,而日降水强度则北部高于南部。     

陇东旱塬地区冬小麦水肥效应耦合模拟研究

采用无底铁框作微区,选择冬小麦生育期降水量(P)和施氦量(N)进行水肥效应模拟研究,得出冬小麦产量(Y)与降水量和施氮量的关系为Y=2505.6713+5.3422N-0.0251N²+24.3482P-0.0325P²+0.0074NP.水肥耦合方程为N_c=73.4805+0.2325P.当降水量由160mm增至400mm时,最高产量由5993.93kg/hm²提高到7710.39kg/hm²,最高产量施氮量Nmax由126.51kg/hm²增至165.48kg/hm²,经济施氮量N_opt由78.60kg/hm²增至107.12kg/hm²,N_c值则由110.55kg/hm²增至166.50kg/hm².在降水量小于400mm时有N_opt < N_c < N_max成立,且N_opt与N_c差值较大,说明旱塬地区单以经济施氮量为施肥标准不能充分发挥降水的增产潜力.提出了以上壤水肥宏观调控的原则,编制出陇东旱塬地区冬小麦合理施肥的方案.     

气候变化下东北农作区大豆需水量时空变化特征分析

为探讨气候变化背景下东北农作区大豆需水量变化特征,基于Simulation of Evapotranspiration of Applied Water(SIMETAW)模型,利用东北农作区58个气象站点1961—2010年的气象资料,分析气候变化背景下大豆不同生育时期内有效降雨量、需水量(ETc)与缺水量(WD)的时空变化特征。结果表明:近50年来东北农作区大豆花前有效降雨呈微弱增加的趋势,花后有效降雨呈下降趋势,大豆全生育期有效降雨量呈下降趋势,气候呈现暖干趋势;在大豆全生育期及各生育阶段长白山区的有效降雨量均高于其他亚区。全区大豆全生育期50年平均需水量为398.29mm,呈下降趋势,其分布呈西多东少、南多北少;全区大豆播种-出苗阶段需水量多年来保持稳定,平均为27.36mm,其分布呈北部及中部多、南部少。全区大豆出苗-开花阶段平均需水量为130.90mm,呈下降趋势,其分布呈南多北少,全区大豆开花-成熟阶段平均需水量为240.03mm,呈上升趋势,其分布呈中部多、南北少。近50年来,东北农作区大豆全生育期及不同生育阶段内缺水量为正值,其中松辽平原区大豆缺水量值最大。如果不考虑灌溉,研究区域有效降雨不能满足大豆的需水,有条件的地区,应适时补充灌溉,来保证大豆的稳产高产。     

Spatiotemporal Characteristics of Reference Evapotranspiration and Its Sensitivity Coefficients to Climate Factors in Huang-Huai-Hai Plain,China

Climate change will have important implications in water shore regions, such as Huang-Huai-Hai (3H) plain, where expected warmer and drier conditions might augment crop water demand. Sensitivity analysis is important in understanding the relative importance of climatic variables to the variation in reference evapotranspiration (ET₀). In this study, the 51-yr ET₀ during winter wheat and summer maize growing season were calculated from a data set of daily climate variables in 40 meteorological stations. Sensitivity maps for key climate variables were estimated according to Kriging method and the spatial pattern of sensitivity coefficients for these key variables was plotted. In addition, the slopes of the linear regression lines for sensitivity coefficients were obtained. Results showed that ET₀ during winter wheat growing season accounted for the largest proportion of annual ET₀, due to its long phenological days, while ET₀ was detected to decrease significantly with the magnitude of 0.5 mm yr^?1 in summer maize growing season. Solar radiation is considered to be the most sensitive and primarily controlling variable for negative trend in ET₀ for summer maize season, and higher sensitive coefficient value of ET₀ to solar radiation and temperature were detected in east part and southwest part of 3H plain respectively. Relative humidity was demonstrated as the most sensitive factor for ET₀ in winter wheat growing season and declining relativity humidity also primarily controlled a negative trend in ET₀, furthermore the sensitivity coefficient to relative humidity increased from west to southeast. The eight sensitivity centrals were all found located in Shandong Province. These ET₀ along with its sensitivity maps under winter wheat-summer maize rotation system can be applied to predict the agricultural water demand and will assist water resources planning and management for this region.     

"蒸发悖论"在秦岭南北地区的探讨

潜在蒸散量(ET0)是大气蒸发的估计值,已经广泛应用于灌溉管理和无实测蒸发资料地区的估算.分析ET0的时空变化是研究水资源对气候变化响应的基础工作,同时对于农业水资源的优化利用也具有重要意义.根据秦岭南北47个气象站1960-2011年逐日数据,利用FAO Penman-Monteith公式计算出各站的潜在蒸散量(ET0),研究了气温、降水与ET0之间的长期变化趋势关系,对导致ET0下降的主要原因进行了讨论,着重对秦岭南北地区是否存在“蒸发悖论”进行验证.结果表明:(1)秦岭南北整体气温经历了先降后升的变化过程,1993年为突变年份,1960-1993年的降温速率和1994-2011年的升温速率均表现出由南向北递减的规律,1960-2011年整体升温速率由北向南递减.(2)1979年和1993年是ET0变化的转折点,以1979和1993为界ET0经历了“升—降—降”的变化阶段.1960-1979年仅汉水流域和巴巫谷地存在“蒸发悖论”现象,1980-1993、1994-2011和1960-2011年3个时段区域整体和各子区均发现了“蒸发悖论”现象.秋季后18a和52a整体以及冬季前34a和52a整体均存在“蒸发悖论”现象,冬季最为明显.(3)近52年整体降水表现出不显著的下降趋势,相较于年尺度,夏季降水与ET0逆向变化趋势更为明显.(4)年尺度上,太阳辐射(日照时数)下降引起的潜热通量减少是造成ET0下降即“蒸发悖论”现象的主要原因.季节尺度,春季ET0下降的主导因素为风速,其它季节均为太阳辐射(日照时数).