四川旱地作物水分盈亏变化及其与气候变化的关系

利用四川53个农业气象站点1971-2009年逐旬气象、土壤湿度和作物发育期资料,运用农田水量平衡原理和气候趋势分析方法,分析了5个气候子区域近40a来玉米、小麦、油菜全生育期和关键生育期水分盈亏量变化及其与气候变化的关系,结果表明:全生育期和关键生育期内,各分区小麦、油菜均为水分亏缺,但关键期亏缺量在减小;各区域温度升高、水汽压增大、风速减小、日照减少趋势明显;水分盈亏量与降水、水汽压呈正相关,与气温、日照、风速呈负相关。由此可见,四川旱地作物以水分亏缺为基本特征,但由于日照和风速的减小引起作物需水量减少,从而使水分亏缺程度有所降低。     

雄安新区上游农业种植结构及需水时空演变

本文利用作物模型模拟小麦、玉米灌溉需水量,结合蒸发皿法估算蔬菜、果树等其他作物需水量,回溯雄安新区上游1986-2015年农业种植结构及农业需水的时空演变趋势,摸清不同作物的需水量比例及时间变化,并推算了消除降水年际波动的1970-2015年农作物灌溉需水量,探讨单纯人类活动下的农业需水量变化趋势。结果表明,1986-2015年,研究区作物播种总面积总体呈上升趋势,耕地面积多年平均84.9万hm²,有效灌溉面积平均71.3万hm²,占总耕地面积的84%。其中小麦播种面积稍有下降,玉米、蔬菜播种面积显著增加,果树种植比例在山区增加、平原区减少。研究区多年平均灌溉需水量22.52×10⁸ m³,小麦、玉米、蔬菜、果树和其他作物分别占灌溉需水总量的58.6%、12.6%、5.8%、16.3%和6.7%,受播种面积增加影响,1970-2015年,蔬菜和果树需水显著上升。从空间上来看,灌溉需水总量在上游山区上升显著,而在平原区表现为下降;排除降水的年际波动后,研究区作物需水自1970年以来一直呈上升趋势,进入20世纪80年代中期,虽然整体上升减缓,但随农业播种总面积增加和蔬菜、水果需水增加影响,需水量整体呈缓慢上升趋势。因此,控制上游农业用水,种植低耗水作物、减少耗水作物的种植面积,是恢复雄安新区清水产流的关键。     

基于遥感方法的黄河三角洲生态需水量研究

生态环境需水量是当前水资源管理等学科研究的重点和难点。对于河流生态环境需水量已形成比较系统的理论和计算方法,但对于其它生态系统则没有固定的计算模式,生态需水量项目也因具体环境而异。依据黄河三角洲自然保护区生态系统特点,其需水量项目主要有植物需水量、湿地蒸散量、土壤需水量、野生生物栖息地需水量、补给地下水需水量和防止岸线侵蚀及河口生态环境需水量等。遥感技术在区域资源环境研究方面具有极大优越性,本文利用遥感技术重点对黄河三角洲湿地生态系统需水量中的蒸散量进行了计算,其它需水量项目则用一般方法进行了计算。计算结果表明黄河三角洲自然保护区最小生态需水量为19.21亿m3,最大生态需水量为42.14亿m3。为维持自然保护区生态环境不再恶化,每年需补给的最小生态水量为12.3亿m3。     

几种城市绿地草坪草需水规律研究

为对城市绿地草坪草进行更合理的种植灌溉,采用小区微灌试验,对剪股颖、马蹄金、早熟禾和白三叶四种具有代表性的绿地草坪草的需水规律进行研究。试验结果表明:（1）供试草坪草根系在土层中的分布呈“伞”形结构,83%～94.4%的根系聚集在0—10 cm的土层中,不耐干旱,需适时补充灌溉,以维持其正常生长;（2）供试草坪草年需水总量在1 000 mm左右,66%的需水量集中在6—9月4个月内。在水资源紧缺的北方城市绿地建设中,不宜大面积配置草坪草;（3）草坪草的灌水周期以5 d,次灌水量33 mm较为适宜。     

北京地区旱稻作物需水与降水的耦合分析

基于4a的田间试验资料,采用农田水分平衡法确定了旱稻出苗后各生育阶段的需水量;利用1971年-2000年北京地区逐日降水资料,计算了旱稻各生育阶段在不同降水保证率下的降水量,并选取25％、50％、75％和95％保证率作为典型的湿润年、平水年、干旱年和极枯水年,进行旱稻各生育阶段降水与作物需水的耦合度分析和补灌量估算。结果表明：旱稻出苗后总需水量平均为596.1 mm,需水强度平均为4.3 mm/d,需水强度峰值出现在孕穗-抽穗阶段。4种降水年型下旱稻出苗后降水和旱稻需水的耦合度分别为0.82、0.71、0.50和0.39,所需的补灌量分别为106.6、171.1、296.0和363.9 mm。     

辽宁省玉米地水分盈亏时空分布特征及灌溉模式分区研究

根据不同区域农作物需水规律和水资源供需状况,对区域内干旱区域类型、水分盈亏特性与干旱发生频率等进行综合分析和科学区划,对于提高整个地区(流域)农作物水分利用效率和水资源高效利用具有重要意义。该文基于辽宁省27个气象站1955—2014年逐日气象数据和玉米生长发育资料,对辽宁省不同玉米种植区域玉米生育期的需水过程、需水量、灌溉需水量、水分盈亏指数(crop water surplus deficit index,CWSDI)、干旱发生频率等的时空分布特征进行深入研究,得到以下结论:辽宁省不同区域玉米逐月需水量均呈现单峰变化趋势,7月需水量最大,全省生育期总需水量在335~391 mm之间;不同水文年玉米需水亏缺量在0~220 mm之间;CWSDI和干旱发生频率在全省的空间分布规律类似,综合两指标的数值分布特征,将辽宁省玉米灌区划分为干旱区和易旱区2种类型,并结合不同水文年型玉米灌溉制度,将辽宁省玉米种植区划分为7种灌溉模式。该研究成果可以为辽宁省区域农业用水区划与管理提供理论依据。     

华北平原种植结构变化对农业需水的影响

不同种植结构下的农田需水研究是调整农业种植结构、制定切实可行的区域灌溉方案的重要依据。为了定量估算华北平原种植结构变化对农业需水的影响,本文基于MODIS NDVI数据和TM/ETM遥感影像提取了2002年和2012年华北平原主要作物类型及其种植面积,同时基于作物系数法计算了华北平原7种主要作物需水量,分析了华北平原种植结构变化对作物需水的影响。结果表明:2002—2012年,主要作物种植面积减少60.7万hm~2。其中,种植面积明显减少的作物分别为冬小麦-夏玉米(-43.18万hm~2)、棉花(-32.43万hm~2)、水稻(-9.3万hm~2)和春玉米(-4.9万hm~2),种植面积增加的作物主要是林果(+16.61万hm~2)和蔬菜(+12.6万hm~2)。2002—2012年,华北平原主要作物的总需水量从742.7亿m~3下降至695.5亿m~3,共下降6.37%。其中,需水量减少的作物类型为冬小麦-夏玉米(-35.41亿m~3)、棉花(-24.31亿m~3)、水稻(-7.48亿m~3)和春玉米(-2.1亿m~3),需水量增加的为林果(+11.24亿m~3)和蔬菜(+10.71亿m~3)。从空间分布来看,华北平原作物需水量整体呈减少趋势,仅在河北平原、鲁西北以及滨海平原靠近城市周边的区域呈增加趋势,其中滨海平原需水增加量最大。华北平原由于作物种植面积减小引起的作物需水减少量达44.7亿m~3;由作物种植结构调整引起的作物需水减少量为2.5亿m~3。种植规模的减小是华北平原作物需水量减少的主要原因。     

利用作物模型研究气候变化对农业影响的发展过程

模型模拟是研究气候变化对农业生产影响的有效途径,得到了广泛关注和应用。本文着重介绍了利用作物模型研究气候变化对农业生产影响的发展过程,即从最初通过人为改变气候参数模拟气候变化对农业的可能影响,到与气候情景结合模拟未来气候变化对农业的可能影响及近年来与其它模型结合综合模拟未来气候变化对农业的影响,并通过对气候变化农业影响模型模拟研究中经验模型与机理模型、站点尺度与区域尺度、确定性气候情景与概率气候情景几个关键问题的评述,指出了存在的问题及未来发展趋势。     

黄河三角洲海水灌溉对土壤性质的影响研究

通过2年在黄河三角洲进行海水灌溉对土壤性质的影响研究．结果表明：海水灌溉后土壤剖面中盐分含量有所上升,并在0～100cm土层中有盐分积累现象;土壤中存在的盐分主要以NaCI为主,Na^ 和Cl^-与土壤全盐含量呈直线线性相关,且达到极显著水平;海水灌溉后土壤的钠吸附比(SAR)在0～60crn土层内有所升高;土壤的pH值在海水灌溉前后基本没有什么变化;残余碳酸钠(RSC)都为负值。因此,在黄河三角洲地区运用海水灌溉不会引起土壤的碱化,并使土壤性质变差,但在海水灌溉过程中必须防治次生盐渍化的发生。     

1961－2010年四川盆地玉米有效降水和需水量的变化特征

作物有效降水量和需水量是科学确定灌溉时期与灌溉量的重要依据。该研究基于1961－2010年四川盆地104个气象台站的地面气象资料和1981－2010年17个农业气象观测站的玉米生育期资料,采用联合国粮食及农业组织（FAO）推荐的参考作物蒸散量和降水量的比率法计算了研究区域内玉米全生育期及不同生育阶段的有效降水量,采用参考作物蒸散量法结合单作物系数法计算了相应时段的需水量,并探讨了玉米不同生育阶段缺水量和水分盈亏指数的变化。结果表明：近50年来,除乳熟到成熟期外,玉米全生育期及播种到乳熟期的有效降水量总体呈下降趋势;全生育期和各生育阶段的需水量均呈减少趋势;除播种到拔节期外,全生育期和拔节到成熟期的缺水量以下降趋势为主。比较各区域典型地区玉米水分盈亏状况,盆地北部玉米水分亏缺程度最严重,而盆地西部最轻;比较玉米各个生育阶段的水分满足情况,播种到拔节阶段水分亏缺程度最严重。研究可为四川盆地玉米种植区的农业用水以及合理灌溉提供科学依据。     

基于径向基函数神经网络与改进遗传算法的黄河流域需水预测

针对遗传算法的不足 ,利用改进的遗传算法 ,结合性能优于 BP网络的径向基函数神经网络 ,并进行网络优化 ,建立了黄河流域需水预测模型 ,拟合预测结果表明 ,该模型能有效提高预测精度。     

气候变化及人类活动对黄河流域植被覆盖变化的影响

黄河流域在我国具有重要的战略地位,是我国重要的生态屏障,定量化评估气候变化和人类活动对黄河流域植被变化影响,对政府管理决策具有重要意义.以黄河流域为研究区,分析1982—2019年归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时空动态变化,定量计算气候变化及人类...     

基于GIS的黄河三角洲土壤肥力质量自动化评价

土壤盐碱加重、质量退化是黄河三角洲土地开发利用中面临的重要问题,定量客观评价土壤质量对该区土地资源合理利用与保护有重要意义。本文运用相关分析法筛选土壤质量评价指标,确定其权重,通过G IS叠加分析划分评价单元,以隶属度模型和指数和法计算土壤质量综合指标值,进而评价土壤质量。结果显示:黄河三角洲土壤总体质量较差,适宜种植业的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等地仅占土地总面积的18.62%,质量最差的Ⅷ等地(光板地)占19.56%,质量中等Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ等地占总面积56.78%;评价结果与实际作物产量高度相关。在此基础上,研究提出了该区农业生产和土地资源合理配置的措施建议。     

黄河三角洲植被演替过程种群生态位变化研究

对黄河三角洲天然湿地陆生植被和水生植被两种演替序列的种群生态位宽度和生态位重叠进行了调查研究。结果表明: 陆生植被经过翅碱蓬群落、碱蓬柽柳群落、柽柳群落、白茅群落的演替过程, 每个阶段优势种的生态位宽度都较大。翅碱蓬群落阶段优势种翅碱蓬的生态位宽度达9.99, 碱蓬柽柳群落阶段碱蓬的生态位宽度为9.72, 柽柳群落阶段柽柳的生态位宽度为9.20, 白茅群落阶段白茅的生态位宽度为9.31。水生植被的演替序列为眼子菜金鱼藻群落(沉水植物)阶段、浮萍水鳖群落(浮水植物)阶段、芦苇水烛群落(挺水植物)阶段和杞柳芦苇群落(湿生植物)阶段, 沉水植物阶段优势种眼子菜的生态位宽度为8.62, 浮水植物阶段优势种浮萍生态位宽度为9.23, 挺水植物阶段优势种芦苇的生态位宽度为8.59, 湿生植物阶段优势种杞柳生态位宽度为7.45。生态位宽度计测结果较好地对应着各种群在群落中的地位和作用, 生态位宽度在演替系列中的动态也较好地反映了种群在群落演替过程的数量动态。各演替阶段生态位重叠计算结果表明, 各阶段种群间的生态位重叠值低, 每一阶段内种群间有较高的生态位重叠     

气候变化与人类活动对鄂尔多斯地区西柳沟流域入黄水沙过程的影响

为合理评价鄂尔多斯地区径流泥沙变化趋势及影响因素,以位于该地区的西柳沟流域为研究对象,利用1964-2012年该流域主要气象站和水文站的实测资料,采用线性趋势法、Mann-Kendall和Pettitt等多种非参数检验方法,对近半个世纪以来该流域典型洪水、年径流泥沙、年最大流量及最大含沙量变化过程进行系统分析。结果表明,西柳沟流域高含沙洪水发生的频率为74%;1980年之前,年最大流量及最大含沙量关系斜率为1.578 7,2000年之后,这一斜率值降为0.331 9,说明在相同流量的条件下,该流域发生洪水的含沙量减少为上世纪80年代的1/5;年径流与输沙量均呈减少趋势,其中1997年为突变点,突变年前后降雨变化不显著。90年代以来,水土保持、退耕还林(草)等政策相继实施,坝系工程、重点小流域治理成效突出,土地利用变化显著,说明人类活动,特别是水土保持和退耕还林(草)是影响该流域径流泥沙过程变化的主要因素。     

黄河三角洲土地利用/覆盖格局与演化分析

利用1984，1986，1991，1996年和2001年的多源遥感数据，结合GIS空间数据和野外考察资料等，对1984年东营市建市17年来黄河三角洲土地利用／覆盖格局和动态演变规律进行分析。1984年以来，黄河三角洲陆地面积总体上在不断增加。土地利用／覆盖类型以旱地和未利用地为主，旱地的面积有较大的减少，而未利用地的面积变化不大，略有增加。在各个不同的时段内，土地利用／覆盖变化的面积都占1／3左右。在土地利用／覆盖变化类型中，未利用地与耕地之间的双向转换非常频繁，是最重要的两种变化类型，由于次生盐渍化的原因，耕地退化为未利用地在1986年后都占据首位；未利用地与灌草地、灌草地与耕地之间相互转化所占比例也较大。     

黄河三角洲湿地土壤毛管水运动特性研究

以黄河三角洲湿地土壤为研究对象,采用土柱实验方法,设置1.3、1.4、1.5g·cm~(-3)共3个容重处理,实验时长120min,定时测定湿地盐碱土毛管水运动过程及积水入渗过程各指标,并通过Philip模型和Kostiakov模型拟合其动态规律性,以此了解黄河三角洲湿地土壤毛管水过程与运动特性。结果表明,不同容重条件下,湿地盐碱土毛管吸水过程各指标动态变化规律与非盐碱土一致;同等条件下,积水入渗过程各指标值均大于毛管吸水过程,各容重土壤积水入渗的初始入渗率和稳定入渗率分别在0.87~1.93cm·min-1和0.028~0.051cm·min-1,毛管吸水过程的相应指标值分别在0.32~0.43cm·min-1和0.025~0.034cm·min-1,入渗60min时,各容重积水入渗湿润锋距离和累积入渗量分别达到13.58~17.62cm和4.95~6.99cm,是同时刻毛管吸水的1.19~1.22倍和1.13~1.29倍。在实验观测的120min内,3种容重土壤毛管水上升高度与入渗湿润锋、累积毛管吸水量与累积入渗量间均存在显著的正相关关系(P0.05)。利用Philip模型、Kostiakov模型对土壤毛管吸水过程和积水入渗过程进行模拟,两种模型对3种容重土壤均具有良好的适应性,但Philip模型对毛管吸水过程的模拟效果最佳,其R2值均大于0.9639,Kostiakov模型则更适于积水入渗过程的模拟,其R2值大于0.8819。     

黄河流域主要农作物的降水盈亏格局分析

以1961—2000年的气象资料为数据基础，采用FAO 1998年推荐使用的Penman—Monteith模型和参考作物法，对黄河流域不同类型旱农地区主要农作物的降水盈亏格局进行了分析。结果表明：黄河流域大部分地区冬小麦全生育期多年平均缺水量在250～500mm，且由南向北缺水量有依次递增的趋势，主要反映了冬小麦全生育期降水量与需水量的双重影响；夏玉米全生育期缺水量较多的地区为陕西省关中地区，约为200mm左右，由此向东缺水量值逐渐减少；春小麦全生育期多年平均缺水量基本上是从南向北逐渐升高，缺水量在200—500mm，显然是受降雨与需水两方面的双重影响；春玉米全生育期多年平均缺水量分布则是从南部向北部递增，亏缺量在0～400mm。     

黄河三角洲引黄灌区不同植被类型的蓄水保土功能研究

为探讨引黄灌区不同植被类型的防风固沙、蓄水保土及改良土壤效应,以黄河三角洲小开河引黄灌区沉沙池段内的杨树林、冬枣经济林、杨树+大豆农林间作和玉米农田作为研究对象,测定分析不同植被类型下的土壤水蚀量、风蚀量、土壤水文物理参数和土壤养分等指标。结果表明,(1)不同植被类型的土壤侵蚀深度和侵蚀模数均低于裸地。杨树+大豆农林间作抵抗风蚀能力最好,其次是杨树林;冬枣林和农林间作抵抗水蚀能力好于玉米地和杨树林。发生风蚀和水蚀的月份分别以3-4月和7-8月为主。(2)植被恢复措施明显改善土壤物理结构和蓄水性能,土壤表层的蓄水能力好于20-40cm土层。冬枣林蓄水能力较高,农林间作涵蓄有效水分较弱。土壤渗透性能表现为:玉米地杨树林冬枣林杨树+大豆间作。(3)植被恢复措施可显著提高土壤有机质及速效养分含量,土壤表层养分含量高于20-40cm土层。农林间作的土壤有机质和速效氮含量最高,其次为冬枣林和玉米地;冬枣林速效磷和速效钾含量最高,其次为玉米地和农林间作,杨树林在改善土壤养分效能方面较差。综合来看农林间作在引黄灌区沉沙池段具有较好的蓄水保土和改良土壤效应。