变化环境下农业需水量演变趋势及驱动力

根据宝鸡峡灌区11个气象站近30 a的气象及近20 a种植面积资料,分析了气候及作物种植结构的变化特征,计算了作物需水量和农业需水量,研究了灌区农业需水量的演变趋势,并利用主成分回归分析法揭示了影响农业需水量变化的驱动因素.结果表明:灌区气温呈显著上升趋势,相对湿度和风速呈显著下降趋势,蒸发量和日照时数略有增多,降水量有所减少.灌区农业种植结构变化较大,粮食作物与经济作物种植面积比例显著降低,由1991年的4.08减小为2010年的1.83;粮食作物与农作物总播种面积比例也呈下降趋势,由1991年的0.46减小为2010年的0.40.灌区小麦、玉米、油菜、棉花等4种主要作物需水量呈递增趋势,其中油菜需水量递增速率最快,约为3.558 mm/a;灌区农业需水量呈递减趋势,其递减速率为3.35×107m3/a.影响农业需水量变化的主要驱动因素为种植面积、降水量和蒸发量.降水量的减少和蒸发量的增多使得作物需水量明显增多,而农作物种植面积的减少,引起农业需水量的显著减少.     

对近50a云南降水量的时空变化特征分析

利用云南省124个国家气象站1961-2010年的月降水量资料,运用倾向率分析和EOF分析方法,研究了云南最近50a来降水量变化的基本特征。通过倾向率变化分析表明:云南冬季降水量倾向率呈东部和北部为正,西南部为负的分布趋势,变化幅度在4个季节中最小;春季大部地区降水量呈增加的趋势,增加的幅度西部地区大于中东部地区;夏季全省大部倾向率均为负;但倾向率数值各地差异较大;秋季云南西北部降水量有增加而东南部降水量减少的趋势。EOF分析表明:第1主分量序列可表征云南年降水量变化趋势,1999和2001年是近50a云南降水量最多年份,2009年是最少的年份。近50a来第1主分量波动下降,表明云南年降水量呈减少趋势;第2特征向量在云南西北部为负,东南部为正,对应的第2主分量也呈波动下降的趋势变化,表明近50a来云南西北部降水增加、东南部降水量减少,这与云南秋季降水量的变化特征相符。     

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。     

胶东半岛丘陵区典型流域气温-降

利用大沽夹河流域1966~2003年各水文站逐年、月气温和降水实测资料，采用线性倾向估计和Mann-Kendall法，对流域气候变化趋势的年季特征及突变性进行了分析。结果表明，（1）近40年来，大沽夹河流域年平均气温整体呈上升趋势，降水呈下降趋势，气候倾向率分别为0.20℃/10a和-42.17mm/10a。（2）春、夏、冬三季平均气温均呈上升趋势，秋季呈下降趋势。春、冬季的气温倾向率大于全年且冬季高于春季（分别为0.216和0.583℃/10a），夏季的气温倾向率（0.01℃/10a）小于全年；各季平均降水的变化趋势与年降水量变化趋势基本相似，整体亦呈减少趋势，但减少的幅度均明显小于全年平均降水。其中，夏秋季下降趋势较快，春冬季较慢，倾向率分别为-21.76、-15.52、-2.52和-2.25mm/10a。（3）除冬季外，各季及年平均气温均在1972年左右发生突变。其中，夏季在1994年左右发生第二次突变，秋季突变次数相对较多；降水的突变多发生在1970s和1980s初。     

近20年五台山气候特征分析及对现代农业的影响

五台山是著名的佛教圣地,又是国务院首批审定公布的国家级风景名胜区,还是林业部公布的第一批国家级森林公园,资源非常丰富,五台山气候复杂多变。本文主要利用1998—2018年五台山气象站的逐月平均气温、降水量与日照时数观测资料,对五台山气候变化特征进行分析。结果表明:近20年五台山的平均气温大致呈上升态势,线性倾向率为0.043℃/10年。五台山春季与夏季平均气温也呈现出上升的趋势,线性倾向率分别为0.633℃/10年、0.04℃/10年,秋季和冬季平均气温均呈下降的趋势,气候倾向率分别为-0.205℃/10年、-0.296℃/10年。五台山的降水量总体呈增加趋势,线性倾向率为139.38mm/10年。五台山20年来降水量平均值为675.0mm;五台山降水量出现最多的季节为夏季,占年总降水量的61.2%,秋季、春季次之,分别占年总降水量的20.4%和15.1%,冬季最少,仅占3.3%。五台山的日照时数主要呈减少的变化趋势,线性倾向率-183.66h/10年,下降趋势较为显著。20年来五台山平均日照时数为2 636.6h。气候增暖趋势加剧,降水量年际间波动起伏显著,还有日照时数的减少都会对五台山热、水、光等农业气候资源的平衡性带来不同程度的影响,不仅会影响到作物生产布局,而且还会引发一些极端气象灾害。只有结合气象变化规律以及农业生产实际,有效应对气候状况,才能够推动五台山现代农业的持续、安全发展。     

呼伦贝尔市阿荣旗近55年气候特征分析

近55年来增温明显,年平均气温上升趋势明显,气候倾向率0.56℃/10a;年降水量年际变化幅度大,年降水量波动特征明显,呼伦贝尔30年滑动年降水量上升趋势显著。年平均风速下降趋势明显,气候倾向率-0.2m/s/10a。文章主要对呼伦贝尔市阿荣旗近55年气候特征进行研究。     

变化环境下灌区地下水动态演变趋势及驱动因素

以陕西省宝鸡峡灌区为研究区,从地下水系统与外部环境的关系出发,运用了线性趋势回归检验、Kendall秩次相关检验及Spearman秩次相关检验3种统计水文学方法,分析了近30 a(1981—2010年)灌区变化环境因素——降水量、蒸发量、地表水灌溉量及地下水开采量的变化趋势,结果表明:灌区降水量呈不显著下降趋势,平均年降水量倾斜率为-2.900 mm/a,而蒸发量呈波动上升趋势,平均年蒸发量倾斜率为3.270 mm/a,降水量和蒸发量两者具有互逆变化特征;灌区地表水灌溉水量呈显著下降趋势,而地下水开采量呈不显著下降趋势.基于GIS技术和地统计学方法,研究了灌区地下水位动态的时程演变趋势和空间分布特征,研究表明:1995—2005年,灌区西北部地区地下水位有明显下降趋势,10年间下降约7~8 m,中部乃至东南部也有小幅度的下降,下降不足1 m;2005年以后,灌区内仅在渭河北岸的武功、兴平南部及咸阳中南部有小幅度下降趋势.通过灰关联分析方法,识别了灌区地下水位动态变化的主要驱动因素,得知各影响因子的关联度都较大,均在0.5以上,且塬上灌区与塬下灌区地下水位动态变化的主要人类活动驱动因素分别为地表水灌溉和地下水开采.     

景电灌区降水与气温随时间变化特征分析

为探明景电灌区近年来气候变化规律,深化对灌区气候变化的认识和理解,以甘肃省景泰县1983—2017年的降水及气温日数据为基础,运用线性倾向分析、Mann-Kendall趋势检验及小波分析等方法,研究了景电灌区降水与气温不同时间尺度的变化,并预测了灌区降水的发展趋势,结果表明:近35 a景电灌区降水量呈缓慢上升趋势,气候倾向率为0.38 mm/a,冬灌降水呈显著上升趋势,其余灌季均呈下降趋势;灌区年降水量变化存在7 a和11 a这2个主要的周期尺度;灌区近35 a平均气温和极高气温均呈显著上升趋势,气候倾向率分别为0.056,0.050 ℃/a,而极低气温上升趋势不明显;灌区各灌季平均气温均呈上升趋势.由此看出,景电灌区气候变化整体呈暖湿化趋势,灌季尺度上,仅冬灌期间呈现明显的暖湿化趋势,其余灌季呈暖干化趋势.     

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。     

三江平原年降水量1959-2013年演变趋势及突变分析

以三江平原1959-2013年降水量数据为基础,采用逐一增减法和Mann-Kendall突变检验等方法,研究了三江平原近几十年来年降水量的长期演变趋势和突变特征。结果表明:三江平原年降水量下降趋势特征不明显,气候倾向率为-0.5mm/a,年际逐一增减对降水量趋势影响突出,验证了特殊年份降水量对总体变化趋势具有较大的影响;三江平原年降水量可分为1986年以前的下降期,1986-1998的上升期和1998年以后的下降期等3个阶段,突变点分别为1960、1981、1994和2008年。     

蒸发皿蒸发量及主要气象因子变化分析——以桂林灌溉试验站为例

以广西桂林灌溉试验站1980-2003年气象要素实测资料为例,分析蒸发皿蒸发量及主要影响因子的变化特点和规律。采用距平百分率法、滑动平均法和Kendall秩次相关法分析了蒸发量、气温、降雨量、风速、日较差、相对湿度的变化特点。分析结果表明,桂林农田灌溉试验站1980-2003年的蒸发量、降雨量、日较差和相对湿度呈上升趋...     

陕北黄土高原雨养区谷子棵间蒸发与田间蒸散规律

为了提高黄土高原雨养区谷子的降水利用效率,该文利用中型称重式蒸渗仪和微型蒸渗仪并结合谷子整个生育期内生物指标的动态变化过程,对神木六道沟流域谷子棵间蒸发与田间蒸散规律进行了研究。结果表明,Logistic模型可以很好地模拟谷子株高和盖度的变化,模型计算值与实测值的相关系数均达到0.99。神木六道沟流域的降水总量和谷子的耗水量基本持平,在谷子抽穗期到灌浆期出现了阶段性的缺水。在谷子整个生育期内谷子棵间蒸发占总耗水量的44%。叶面积指数、0～10 cm土层土壤含水率与棵间蒸发与田间蒸散比值间均呈指数函数关系,其决定系数均在0.8以上,且呈现出极显著的相关性。研究为当地合理利用有限水资源和提高水分利用效率提供理论支持。     

气候变化和人类活动对灌区地下水埋深的影响

【目的】探析气候变化和人类活动对灌区地下水埋深的影响。【方法】利用年代波动性分析、突变检验、灰色关联分析、敏感性分析、双累积曲线法和相对贡献率分析了人民胜利渠灌区1952—2013年地下水埋深及其影响因素的变化和突变特征,并识别了地下水埋深与各影响因素间的响应特征。【结果】人民胜利渠灌区地下水埋深呈明显增加趋势（0.8 m/10 a）。地下水埋深在1952—1959年的变异系数最大,为27.33%,呈中等变异性;降水量、蒸发量、平均气温和灌溉水量在1960s的变异系数最大,其中蒸发量和平均气温呈弱变异性。地下水埋深、降水量、蒸发量、平均气温和灌溉水量的突变年份分别发生在1984年、1970s、1972年前后、1973年前后以及1993—1996年。各影响因素对地下水埋深的影响程度大小为平均气温>降水量>灌溉水量>蒸发量,敏感程度为平均气温>蒸发量>降水量>灌溉水量。各影响因素对地下水埋深的贡献大小呈平均气温>蒸发量>灌溉水量>降水量,其中平均气温的贡献率最大为38.16%,降水量的贡献率最小为17.40%;2002—2013年灌溉水...     

荆门和桂林灌溉试验站蒸发皿蒸发变化规律及其影响因素的初步分析

以湖北荆门灌溉试验站和广西桂林灌溉试验站的蒸发皿蒸发和气象要素实测资料为例,采用线性趋势线法分析蒸发皿蒸发量的变化趋势以及气温、降雨量、风速、日照时数、日较差和相对湿度等6个气象因子的变化趋势,采用单因素相关分析和多元线性回归分析,研究了气象因子对蒸发皿蒸发的影响。分析结果表明,荆门灌溉试验站1973~2003年蒸发皿蒸发呈下降趋势,其主要影响因素是相对湿度的增大、风速的减小和日较差的减小,桂林农田灌溉试验站1980~2003年蒸发皿蒸发呈上升趋势,其主要影响因素是日较差的增大。     

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。     

黄河上游可利用降水量及其变化特点分析

利用1951~2007年黄河上游水文气象站的月降水量和月平均气温资料,采用高桥蒸发量计算公式计算了各站历年逐月蒸发量,以水量平衡关系得到可利用降水量,据此分析了可利用降水量的空间分布和变化特点。结果表明近57年降水量呈减少趋势,气温呈逐步升高趋势;蒸发前期相对偏大,中期偏小,近期持续增强;可利用降水量分布趋势与降水等值线基本一致,但地区差异显著;全年总量不足同期降水量的一半;时间分配不均,以夏季最多,秋季其次,春季较少,冬季最少,其中95%集中在汛期5~10月;年际变化总体呈减少趋势,且有1951~1968年偏多、1969~1985年正常和1986年以来偏少之阶段性特点。     

节水灌溉条件下宁夏银北灌区地下

根据灌区引水、排水、降水及蒸发等长观资料，分析讨论了宁夏银北引黄灌区大气降水、地表水、地下水相互转化规律及其时空分布状况。采用有限元法，建立了银北灌区地下水动态数值模型。在此基础上，研究了采取节水灌溉措施后，灌区地下水动态。首先按照优化后的灌区作物种植结构及相应的灌溉定额，反推灌区灌溉引水量。然后，通过相关分析，得到与灌溉引水量相对应的沟排量。最后，用反推所得数据及典型年份的降水和蒸发资料，进行了地下水动态趋势分析和数值模拟计算，给出了模型的预测结果，并将预测结果绘制成相应的地下水等水位线图。     

元阳哈尼梯田降水和蒸发量变化特征及趋势分析

根据元阳县1958-1996年各月的降水量和蒸发量统计资料,运用回归分析、Mann-Kendall非参数检验、小波分析方法进行研究,分析了元阳哈尼梯田39a来降水量和蒸发量的变化特征及变化趋势。研究结果表明：哈尼梯田年内降水量分配不均;年际降水量变化大,经一元线性回归分析和Mann-Kendall非参数检验,发现哈尼梯...     

地下水浅埋区农田地下水动态模拟

在地下水浅埋区,农田地下水动态对降水、蒸发等气象因素很敏感,研究它们之间的关系对农田水管理具有重要意义。对湖北省荆州农业气象试验站1981~2005年和湖北省荆州市四湖工程管理局排灌试验站2000~2004年实测降水、蒸发、土壤水和地下水资料进行分析,建立2种数学模型以模拟不同季节地下水埋深随基本分析时段有效降水、蒸发等因素的变化情况。用后验差指标法检验模型的拟合程度,结果表明,所建立的2种模型都能较好地描述农田地下水动态受降水量、蒸发量等因素影响的变化趋势。     

变化环境下的龙川江流域水循环要素响应与趋势

根据实测资料,分析了1950年以来龙川江流域气温、降水、水面蒸发和径流等水循环要素的变化情况.结果表明受全球升温的影响,龙川江流域气温和降水量均为较明显的升高和增加趋势,年径流量呈现为非常微弱的减少趋势,而年蒸发量则表现为非常明显的减少趋势.从年代际来看,气温在20世纪80年代以前是偏冷期,80年代以来为偏暖期;蒸发量...