控制灌溉条件下水稻灌溉需水量对气候变化的响应

基于水稻控制灌溉制度和水量平衡原理,考虑水稻移栽日期和生育期受温度变化的影响,研究了1961-2010年灌溉需水量变化规律,同时基于CMIP5三种气候模式下的4种气候情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5)评估了未来气候变化对水稻控制灌溉生育期以及灌溉需水量的影响。结果表明:过去50年,气温的显著升高导致了移栽日期的显著提前和生育期长度的显著缩短,降水量的显著增加导致灌溉需水量在需水量小幅上升的基础上显著下降;在未来气候条件下,水稻移栽日期大幅提前11~36d,生育期长度缩短4~26d。水稻需水量在BCC-CSM1.1(m)和HadGEM2-ES两种模式下均大于基准期均值,而在GFDL-ESM2M模式下呈现出一定的下降趋势,水稻灌溉需水量变化特征与需水量相似,但变化幅度更大。     

贵州省干旱时空变化特征及其对气候变化的响应

为了探究在气候变化背景下不同时间尺度的干旱变化特征,基于贵州省19个代表气象站1960—2013年气象资料,采用标准降水蒸散指数(SPEI),分析了贵州省年度、4个季节以及秋收作物生长季的时空分布特征和发生规律及其对气候变化的响应。结果表明,年度、春季、夏季和秋季的干旱情况呈加重趋势且具有长期持续性;除冬旱外,年度和其余季节的干旱站次比扩大,以局域性和全域性干旱为主,干旱强度增强,以轻度和中度干旱为主;春季和夏季是贵州省干旱的高发时段,春季最易旱区集中在黔西北地区,夏季最易旱区分布在黔东北和黔东南地区;整个研究时域内秋收作物生长季的干旱化趋势上升,尤其是在2001年以后中干旱情况明显加重;干旱易发区呈由东向西的转移趋势;影响贵州省干旱的主要气象要素是降水、相对湿度和日照时数,其次是温度。     

粉壤土水盐运移对咸淡水交替灌溉的响应

为了分析不同间歇时间和矿化度对黄河三角洲粉壤土水分入渗特征及盐分分布的影响,进行了咸淡水交替灌溉的室内土柱试验,设置4种间歇时间(0, 30, 60, 90 min)和3种咸水矿化度(3,6,9 g/L),分析了累积入渗量、入渗历时、土壤水盐分布等参数变化.结果表明:相同入渗水量下,咸淡水交替灌溉的入渗历时随间歇时间的增加而显著增大.当咸水矿化度为3,6,9 g/L时,咸淡水交替灌溉处理的平均土壤含水率差异不具有统计学意义,但咸水矿化度为3 g/L处理的平均土壤含盐量低于咸水矿化度为6和9 g/L处理,且间歇90 min的平均土壤含盐量远低于其他处理.因此,当咸水矿化度为3 g/L,间歇时间较长的灌溉方式有利于降低土壤盐分.     

泾惠渠灌区地下水化学特征及其对不同水源灌溉的响应

为研究泾惠渠灌区地下水水质状况及其对不同水源灌溉的响应,对桥底镇地下水进行系统采样,分析了泾惠渠灌区地下水基本特征、地下水化学成分形成原因和不同灌溉水源区地下水的暂时性变化规律。结果表明,泾惠渠灌区桥底镇浅层地下水以Na+Mg—HCO_3+SO_4+Cl类型为主,地下水环境为碱性咸水,影响TDS的主要离子排序为SO_4~(2-)Cl~-Ca~(2+)Mg~(2+);蒸发浓缩作用、阳离子交换作用和溶解沉淀作用是影响地下水化学成分形成的重要因素;井灌区地下水中各离子质量浓度均比渠灌区高,Ca~(2+)在2种类型区域的量有显著差异且年变异系数最大;引起Ca~(2+)和Na~+暂时性变化的因素是灌溉和降雨。灌区灌溉应在保证水量的情况下优先选择渠水灌溉,降雨集中期和灌溉期要加强灌区地下水水质的管理工作。     

中国省区虚拟水流动及对农业用水的影响

模拟省区间粮食虚拟水流动格局的基础上,从节水效应和对区域用水效率的改变2方面评价虚拟水流动对中国农业用水的影响.粮食虚拟水呈由北向南流动的总体格局,其中黑龙江与吉林贡献了虚拟水输出量的69.1%,广东、浙江、福建及上海占流入总量的56.2%;虚拟水在全国范围内节约了199.4亿m³的水资源;虚拟水流动提高了全部输入区的单位产品耗水(WFP)和用水量(WUP)和主要输入区的WFP,降低了除黑龙江、吉林之外所有输出区的WUP和WFP.各省区应根据自身状况和在虚拟水流动中的地位制定水资源高效利用与管理策略.其中,东北粮食主产区应从区域视角发展节水农业,提高农业的水资源利用效率.     

农业灌溉现状及作物对灌溉的响应机制

灌溉是维持半干旱区作物生产的重要措施,节水灌溉技术因各国国情、地理和气候条件的不同会有所差异,发展节水灌溉是未来农业灌溉的前进方向,是迈向精准农业、智慧农业的必经之路.干旱与半干旱地区的农作物生长发育受灌溉因素影响较大,了解作物应对灌溉的生理响应机制可改善灌溉条件下作物的生长发育状况,为灌溉条件下作物产量的形成奠定基础...     

半湿润地区葡萄园水热通量特征及其对环境因子的响应

研究稀疏植被下垫面水热通量特征对于提高农业水管理和高效利用农业气候资源极为重要,利用2018年葡萄园波文比系统数据和气象资料,分析了半湿润地区葡萄园下垫面水热通量在不同生育阶段和典型天气条件下的分配特征及潜热通量对相关气象因素的响应,并运用BP神经网络对葡萄园潜热通量进行预测,根据预测模型,分析比较潜热通量对环境因子变化的敏感性。结果表明,水热通量的日变化呈单峰二次曲线,从7∶00左右开始增长,12∶30左右达到峰值后开始减小,夜间基本不变。感热通量在全部生育期都占了地表能量的绝大部分,潜热通量较小,所占比例随生育期时间逐渐增大,在果实膨大期达到最大后开始减小。在雨天,水热通量各分量都比晴天小,潜热通量略大于感热通量。而阴天潜热通量的变化幅度明显比其他天气条件下都大。BP神经网络根据气象因子模拟出的潜热通量与波文比法的计算值相关性较高,同时,潜热通量对净辐射和土壤热通量的变化最为敏感,而对风速变化的敏感性较低。     

我国粮食虚拟水流动对水资源和区域经济的影响

虚拟水流动是虚拟水形态的水资源在地理空间上的再分配,对区域经济和水资源具有重要影响。以省级行政区为单元,计算了2010年我国粮食生产、消费、调运及生产用水和虚拟水流动情况;选取节水量、水资源压力指数和人均国内生产总值3个指标,定量研究了我国区域间粮食虚拟水流动对区域经济和水资源的影响。结果表明:我国省级行政区之间粮食虚拟水流动量为1 138.1亿m3,其中蓝水为449.7亿m3,流动的主要规律是从水资源效率高的地区流向效率低的地区,从缺水地区流向丰水地区,从经济欠发达的地区流向经济相对发达的地区。相应地,在国家尺度上,省级行政区之间的粮食虚拟水流动节水578.9亿m3,其中蓝水为478.9亿m3;粮食虚拟水输出使输出省级行政区水资源压力指数由1.61(假设输出区粮食虚拟水输出为0)上升到2.04;人均GDP由43 428元(假设生产调出粮食的水量全部转变为工业用水)减少到31 776元。提高农业用水效率,实施虚拟水补偿,优化作物种植结构是解决我国区域虚拟水流动负面效应的关键措施。     

气候变化对水稻灌溉需水量影响研究

以昭通市水稻为研究对象,结合昭通市气象站点1951-2015年逐日气象资料,基于稻田水量平衡和MK检验方法,分析了昭通市气候变化特征及不同灌溉模式下稻田耗水和灌溉需水量的变化规律。结果表明:昭通市年日照时数和降雨量随时间序列显著减少,而年积温显著增加;不同灌溉模式下水稻需水量ETc和渗漏量均随时间序列显著减小,但节水灌溉能够有效地降低稻田耗水量,节水灌溉稻田耗水量较常规灌溉减少21.5%;昭通市近60年,在稻田耗水量和降雨量同步减少影响下,稻田灌溉需水量随时间序列呈微弱增加趋势,但节水灌溉模式能够有效地降低稻田灌溉需水量增加雨水利用量,节水灌溉稻田较常规灌溉稻田灌溉需水量减少57%,降雨利用量提高11%。因此,大力发展节水灌溉能够有效地降低气候变化对水稻生产带来的不利影响,促进昭通等地低纬高原特色农业可持续发展。     

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...     

区域粮食虚拟水流动经济社会影响效应分析

虚拟水流动是水资源在空间上再分配的一种重要表现形式,作为虚拟水的载体,粮食贸易运输过程中伴随着虚拟水的流动。中国人口和资源与粮食生产呈现明显的空间错位,虚拟水流动格局、水土资源分布、经济社会发展情况的空间匹配度较差。在现阶段虚拟水-实体水耦合分析探究粮食虚拟水流动资源环境效应的基础上,增添其对经济社会的影响效应分析,可以进一步优化资源调配,促进区域可持续发展。本研究以中国大陆31省份为研究区,以省级行政区划为研究单元,分析了1997—2021年间粮食虚拟水流动的时空演变格局;通过空间聚类分析以及虚拟水-经济社会化数据耦合分析明确了粮食虚拟水调运的空间聚类情况,解析了主要输入和输出省份粮食虚拟水的调运量与经济社会发展的相关关系;选取9个主要经济社会影响因子,将灰色关联度和集对分析方法结合探讨了经济社会影响因子对粮食虚拟水流动影响效应的空间差异。结果表明：粮食虚拟水流动总体呈现从“缺水”的北方流向“富水”的东南区域,从经济欠发达地区流向经济发达地区的趋势,且经济社会系统在一定程度上影响了粮食虚拟水的流动。根据经济社会因子对不同省份粮食虚拟水流动的影响效应,将各省份粮食虚拟水流动的经济社会关联类型划分为产业关联型、社会关联型和资源关联型。综上,促进区域间协调发展与产业结构优化将是解决我国粮食虚拟水流动伴生的自然环境与经济社会负反馈效应的重要解决途径。     

气候变化对区域农业灌溉用水影响分析

从气候变化对区域灌溉用水影响机理入手,利用区域经济发展、灌溉用水、种植结构等因素之间动态反馈关系,采用系统动力学建模方法,构建了气候变化背景下灌溉用水响应模型,分析了未来不同气候情景下宝鸡峡灌区灌溉用水的变化过程。结果表明,随着未来气温升高趋势的增加,灌溉用水亦呈明显升高趋势,不同情景稍有差异,但差别不大,而不同作物间差异较大。以B1情景为例,温度升高1℃,灌区内灌溉净需水量约增加12050×104m3,毛需水量约增加20080×104m3,灌区内小麦单位面积约增加需水量28m3/亩;玉米约增加8m3/亩,这可能与冬小麦和夏玉米生育期的变化有关,应进一步加强研究。     

气候变化对水稻生育期及灌溉需水量的影响

以辽宁营口灌区为例,考虑作物生育期随气温升高而缩短,研究了气候变化对灌溉需水量影响.结果表明,过去近60年间水稻生育期缩短了12.7 d,下降趋势显著.由于气温上升引起的参考作物腾发量的上升及降水量的下降,不管是否考虑生育期长度变化,灌溉需水量都呈上升趋势.如果不考虑生育期缩短,灌溉需水量呈极显著的上升趋势;如果考虑生...     

气候变化对汾西灌区灌溉用水量的影响研究

研究灌区气象要素长期变化特征及其对灌溉用水量的影响对掌握灌区灌溉用水规律从而进行更科学合理的灌溉具有一定的指导意义和实际参考价值。基于山西汾西灌区3个气象站点1975-2018年的实测气象资料,采用线性倾向估计、M-K检验等方法分析降水和气温的时间变化特征,用作物系数法计算灌区作物需水量和灌溉用水量,综合分析气候变化对灌溉用水量的影响,建立了不同水文典型年降水、作物需水量与灌溉用水量之间的关系。结果表明：44 a来汾西灌区降水量以2.7 mm/10a的速率下降,在1977年第一次突变;平均气温以0.471℃/10a的速率显著上升,在1997年突变;灌区气候向暖干方向发展,灌溉用水量以25.4 mm/10a的速率上升。气温突变伴随着降水骤降为多年最低值,灌溉用水量比多年均值增加了396.8 mm,远大于降水突变年。作物需水量增加1 mm,灌溉用水量就会增加1.92 mm;降水增多,其对灌溉用水的影响减小,单位降水量在丰、平、枯水年可分别引起1.29、1.74、2.72单位灌溉用水量的变化,枯水年的灌溉定额比丰、平水年多出20%。     

气候变化对江苏省未来水稻灌溉需水量的影响

未来我国的气候将继续向变暖的方向发展,最终可能影响水稻需水量与可供水量,成为限制我国水稻生产的主要因素之一。以江苏省为例,利用HadCM3模式A2与B1排放情景下基准期(1961-2000年)以及未来逐月平均气温和降水数据,计算比较了江苏省未来水稻生育期参考作物腾发量ET0、灌溉需水量IR变化规律。结果表明,两种情景ET0、IR总体上均呈上升趋势,且随着时间的推移,变化幅度都呈递增变化,其中A2情景变化幅度更大;IR高值区均位于江苏省北部,空间上大致呈由北至南递减分布;IR增幅最大的时段均在2071-2100年。根据IR在不同地区的变化趋势,提出了相应的灌溉管理应对策略,以期为江苏省水稻生产应对气候变化提供科学依据,降低气候变化对水稻生产的负面影响。     

气候变化对黑河流域典型作物灌溉需水量的影响

为研究气候变化对作物灌溉需水量的影响,在假定未来气温上升0.5~4℃,降水增加10%~30%的条件下,研究了黑河流域主要作物在不同种植条件下的作物需水量及灌溉需水量的变化。结果表明,生长期内气温每升高1℃,区域内小麦净作、玉米净作和小麦与玉米间作方式下作物需水量将分别增加3.1%(15.5 mm)、2.8%(18.5 mm)和3.0%(25.6 mm),黑河流域中游每年将增加灌溉量0.15×108m3,相当于国家给黑河干流区分水量的2.4%;降水每增加10%,灌溉需水量将分别减少1.9%(7.8 mm)2、.3%(12.4 mm)和1.8%(12.8 mm)。     

节水灌溉稻田水碳通量日变化特征

为了揭示不同天气条件对节水灌溉稻田水碳通量日变化的影响,采用涡度相关系统对节水灌溉稻田水碳通量进行了连续监测,分析了不同天气条件下节水灌溉稻田水汽与CO_2日变化特征。结果表明:节水灌溉稻田各月阴天与晴天典型日内水碳通量变化趋势相似,阴天变化呈现多峰变化,晴天下变化较稳定。夜间和凌晨变化较小,差异也较小,白天差异较大。水稻全生育期各月阴天下典型日稻田水汽通量的峰值是晴天下水汽通量峰值的0.5倍左右。各月之间阴天和晴天的水汽通量在生育中期的八九月峰值均较大。节水灌溉稻田夜间以呼吸排放CO_2为主,白天以光合固定CO_2为主。7、10月阴天典型日稻田CO_2通量峰值是晴天峰值的0.5倍左右,而在水稻生长旺盛的八九月,两种天气条件稻田CO_2通量日变化多数时段偏差较小。     

不同灌溉定额下春小麦光合光响应特征研究

为了探讨荒漠绿洲区春小麦在干旱环境下的适应机制,测定了6个灌溉处理下春小麦的光合响应过程,采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数模型分别对春小麦光响应曲线进行了拟合比较,筛选出最优模型,并利用最优模型对不同灌溉处理下春小麦的光合特征参数进行了计算。试验结果表明,随着灌溉量的增加,小麦叶片光合性能呈增加趋势,且灌浆前期大于灌浆后期;经误差分析,不同灌溉定额下4种模型的光响应曲线拟合结果存在差异,直角双曲线模型、非直角双曲线模型和指数模型对高灌水处理的光响应曲线模拟精度高于低灌水处理;直角双曲线修正模型对所有处理的模拟精度均最高,是拟合荒漠绿洲区春小麦光响应曲线的最优模型;光合参数显示,420 mm灌溉定额处理下春小麦的最大光合速率、表观量子效率、光饱和点均高于其他灌溉处理,而光补偿点则显著降低。荒漠绿洲区,适当的灌溉定额有利于扩大春小麦光的适应范围,提高光能利用能力,增加产量。     

气候变化对水文水资源影响的研究进展

自进入21世纪以来,气候变化问题成了全世界关注的焦点,各国政府都加大对气候变化所引起环境问题的重视,尤其是因气候变化对水文水资源的影响是不容忽视的.文章将对当前气候变化对水文水资源的相关研究展开论述.     

复水前后冬小麦光合生理特征对保水剂用量的响应

为探明干旱胁迫复水前后作物水分消耗过程中冬小麦生理特征对保水剂用量的响应及作用机理,采用盆栽试验以不施保水剂为对照,测定了保水剂不同用量(无保水剂、27 mg/kg、54 mg/kg、81 mg/kg)条件下,复水前后的土壤含水率及光合参数的持续变化特征.结果表明:干旱胁迫时,保水剂降低了小麦叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度,提高了水分利用效率.复水后,对照的光合速率、蒸腾速率及气孔导度仍较高,保水剂处理依次为:54 mg/kg、81 mg/kg、27 mg/kg.而当土壤含水率降至田间持水量的55％左右时,各处理光合参数依次为:27 mg/kg、CK、54 mg/kg、81 mg/kg;水分利用效率依次为:81 mg/kg、27 mg/kg、CK、54 mg/kg.随保水剂用量的增加,小麦生物量增加,但81 mg/kg处理显著高于对照.同时,保水剂会影响叶片光合参数之间的相关性,其中,小麦气孔导度与光合速率、蒸腾速率的相关性以54 mg/kg处理最紧密,依次为81 mg/kg处理、对照,27 mg/kg处理最差.而气孔导度与土壤含水率、水分利用效率及光合速率与土壤含水率、蒸腾速率、水分利用效率的相关性强弱从大到小的处理依次为:81 mg/kg、54 mg/kg、CK、27 mg/kg.说明小麦叶片光合参数对保水剂的响应以54 mg/kg与81 mg/kg处理最显著.