大型灌区作物需水量计算与气象影响因素分析

依据1981-2012年灌区气象监测数据,基于Penman修正公式建立作物需水量数学模型,预测大型引黄灌区农作物生长发育期间的作物需水量,分析作物需水量与各气象因子之间的关系。研究表明:灌区小麦、棉花和玉米3个主要作物需水量变化规律性比较明显,其中小麦年内需水量最大值在5月,棉花和玉米的年内需水量最大值在七八月;灌区主要作物波动变化周期具有较好的一致性,小麦、棉花和玉米在15和20a时间段均出现明显的波动;作物需水量主要受平均风速、平均相对湿度、日照时数的影响,主要影响作用大小为平均风速平均相对湿度日照时数。     

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.     

滇东北作物耗水特性及影响因素

基于滇东北地区3个气象站点(会泽站、昭通站、沾益站)1955-2013年逐日气象资料,采用FAO-56 Penman-Monteith公式,计算并分析滇东北地区水稻、春玉米和冬小麦全生育期需水量及其变化趋势,同时采用偏相关分析和逐步回归分析探讨各气象因子对主要粮食作物需水量影响的程度.结果表明:昭通站主要粮食作物需水量随时间呈不同程度减少,每10 a水稻需水量减少10.07 mm,春玉米减少1.44 mm,冬小麦减少1.06 mm.而其他站点呈增加趋势,水稻需水量每10 a分别增加8.85,4.48 mm,春玉米分别增加8.38,4.57 mm,冬小麦分别增加7.39,3.10 mm.3个站点同一种作物各生育阶段需水量规律基本一致,水稻各生育期需水量从大到小依次为:分蘖,拔节,抽穗,乳熟,黄熟,返青;玉米的依次为:拔节,灌浆,苗期,孕穗,成熟;小麦的的依次为:乳熟,开花,成熟,苗期.日照和平均风速是影响水稻和玉米需水量最主要的气象因子,且呈显著正相关关系,就各站点而言,影响冬小麦需水量的气象因子存在差异,其中会泽站和沾益站同日照时数和平均气温呈显著正相关,而昭通站与平均湿度呈显著负相关,同日照时数呈显著正相关关系.     

建三江主要作物需水量变化趋势与关键影响因子识别

基于建三江垦区1995—2018年逐日气象数据,采用Penman-Monteith公式结合单作物系数法计算其主要作物水稻、玉米、大豆生育期的需水量,利用去趋势预置白(TFPW)的Mann-Kendall(TFPW-MK)研究3种作物需水量变化特征,并通过重标极差(R/S)分析法预测作物未来需水量变化趋势;借助通径分析法研究6个气象因子与作物需水量的相关性,识别了作物需水量变化的关键影响因子,并分析了关键影响因子变化与作物需水量变化趋势间的关系。结果表明：建三江垦区主要作物水稻、玉米、大豆全生育期需水量存在显著差异,3种作物多年平均需水量分别为484.84、425.91、319.11 mm;影响水稻、玉米和大豆需水量的关键影响因子为平均气温、净辐射和日照时长,对作物需水量有明显增进作用;风速、相对湿度通过与其他因子协同作用对作物需水量有一定限制作用;在1995—2018年时间序列中,水稻和大豆的全生育期作物需水量呈上升趋势,玉米的全生育期需水量呈下降趋势;未来,水稻和大豆全生育期需水量呈上升趋势,玉米全生育期需水量呈降低趋势。研究可为该垦区作物灌溉水量分配和灌溉制度的制定提供决策依据。     

气候变化背景下榆林市参考作物需水量多时间尺度特征分析

【目的】研究气候变化背景下榆林市参考作物需水量的多时间尺度变化特征及其与各气象因子的相关性,便于衡量气候变化背景下榆林市水热资源的演变特征。【方法】根据榆林气象站1959—2014年逐日气象资料(平均地表温度、平均气温、蒸发量、平均气压、平均相对湿度、日照时间和平均风速等),采用彭曼公式、Mann-Kendall突变检验、小波分析及相关分析法研究了榆林市参考作物需水量多时间尺度变化特征。【结果】1959—2014年榆林站全年及四季参考作物需水量均呈增加趋势,线性倾向率分别为30.7、11.4、6.7、5.7、6.9 mm/10 a。全年参考作物需水量突变年份为1995年,春、夏、秋三季参考作物需水量均在1998年发生突变,冬季在1989年发生突变;全年及四季参考作物需水量的第一主周期分别为26、28、27、28、26 a,第二主周期分别为8、7、9、8、4 a,第三主周期分别为4、2、4、4、12 a;参考作物需水量与平均相对湿度、日照时间、平均气温、平均风速以及年平均地表温度的相关系数分别为-0.128、0.223、0.935、0.271、0.940。【结论】榆林站1959—2014年不同时间尺度的参考作物需水量均呈增加趋势,平均气温、日平均地表温度是影响榆林气象站ET_0的主要因素。     

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。     

1968―2018年民勤地区参考作物需水量的年际变化特征及相关气象影响因子研究

【目的】研究民勤地区作物需水量的主要影响因子。【方法】基于民勤地区1968―2018年气象数据,利用Penman-Monteith公式计算了不同时间尺度的平均参考作物需水量ET0,分析ET0变化趋势,并与气象因子变化趋势进行相关性拟合。【结果】1968―2018年民勤地区年平均参考作物需水量呈波动上升趋势,最低值为1968年的3.15mm/d,最高值为2013年的3.72 mm/d,且参考作物需水量的上升趋势是从2003年开始最为明显;参考作物需水量与年平均最高气温、年平均最低气温、年平均气温、年平均相对湿度、年平均日照时间以及年平均风速的相关性比较显著,与降雨量和净辐射相关关系不显著。【结论】民勤地区的干旱状况目前处于平稳期,年平均最高气温和年平均相对湿度是导致民勤地区参考作物需水量年际变化的最主要的气象因子。     

河南省三义寨灌区主要农作物需水量动态预报

根据三义寨灌区惠北水利科学试验站2000—2014年作物需水量试验资料及气象观测资料,结合灌区土壤墒情、地下水埋深、作物种植结构等资料,以灌区主要农作物小麦、棉花和玉米为主要研究对象,分析了灌区内主要农作物需水量与气象因子的相关关系,借助Origin 8.1软件建立了冬小麦、夏棉花、夏玉米日尺度的灌溉需水量经验模型,分析计算了三义寨灌区的作物需水量,并实现了对主要农作物需水量趋势分析。     

关中地区气候变化对主要作物需水量影响的研究

用关中地区30个气象站41年气象资料,探讨了关中地区主要作物冬小麦和夏玉米需水量与相应生育期内气候因子的变化趋势,分析了气候变化对作物需水量的影响。结果表明:关中地区冬小麦需水量无一致变化趋势,净灌溉需水量(NIWR)呈增加趋势;夏玉米需水量呈不显著减少趋势,净灌溉需水量无一致变化趋势。气象因子影响顺序为,冬小麦:相对湿度>最高气温>日照时数>降水量>平均气温>风速,夏玉米:日照时数>相对湿度>最高气温>平均气温>降水量>风速。日照时数和风速引起冬小麦需水量的降低趋势在很大程度上抵消了相对湿度和最高气温引起的冬小麦需水量的升高趋势,而冬小麦生育期降水的减少是造成冬小麦净灌溉需水量增加的主要原因;风速和日照时数的降低趋势是导致夏玉米需水量减少的主要原因。关中地区秋冬春季向暖干发展,夏季除风速显著降低外,其它气象因子变化不大。     

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。     

泾惠渠灌区作物需水量特征及影响因素分析

通过CROPWAT模型分析泾惠渠灌区冬小麦和玉米蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,同时运用SPSS软件,计算灌区作物需水量与气象因子的相关系数,分析结果表明:冬小麦整个生育期蒸发蒸腾量平均值为634.04 mm,蒸发蒸腾量最高峰出现在4月中旬—5月中旬,灌区各分区蒸发蒸腾量趋势基本一致;玉米蒸发蒸腾量平均值为525.22 mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬—8月下旬,其中三原最大为535.97 mm,富平最小为514.68 mm;灌区冬小麦在播种—越冬期灌溉需水量最低,返青—拔节期需水量增加;灌区玉米在拔节—抽雄期需水量增加,灌溉平均需水量为133.04 mm;7月—8月为籽粒形成乳熟期,需水量为359.15 mm,至9月下旬,玉米灌溉需水量下降;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,气温、日照时数和相对湿度是影响作物需水量的主要因素.     

泾惠渠灌区作物需水量特征及影响因素

通过CROPWAT模型分析泾惠渠灌区冬小麦和玉米蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,同时运用SPSS软件,计算灌区作物需水量与气象因子的相关系数,分析结果表明:冬小麦整个生育期蒸发蒸腾量平均值为634.04 mm,蒸发蒸腾量最高峰出现在4月中旬—5月中旬,灌区各分区蒸发蒸腾量趋势基本一致;玉米蒸发蒸腾量平均值为525.22 mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬—8月下旬,其中三原最大为535.97 mm,富平最小为514.68 mm;灌区冬小麦在播种—越冬期灌溉需水量最低,返青—拔节期需水量增加;灌区玉米在拔节—抽雄期需水量增加,灌溉平均需水量为133.04 mm;7月—8月为籽粒形成乳熟期,需水量为359.15 mm,至9月下旬,玉米灌溉需水量下降;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,气温、日照时数和相对湿度是影响作物需水量的主要因素.     

节水灌溉的作物需水量试验研究

对节水灌溉条件下的冬小麦、夏玉米、棉花和水稻需水量进行试验研究 ,结果表明 ,节水灌溉模式对作物需水量变化产生较大影响。与浅水灌溉模式相比 ,控制灌溉模式的水稻需水量减少 3 4.6% ,覆膜旱作节水模式的水稻需水量减少 3 9.94%。采用节水灌溉模式后 ,冬小麦需水量减少 1 0 %左右 ,夏玉米需水量减少1 3 % ,棉花需水量减少 3 0 %。因此 ,对大田农作物进行高效节水灌溉 ,能在获得高产 (增产 )的前提下 ,较大幅度地减少作物的蒸发蒸腾量 ,其中无效蒸腾量的减少成为主要因素之一     

郑州市作物需水量变化特征研究

作物需水量是灌溉决策和水资源规划的重要依据,研究其变化特征对农业用水的正确决策具有重要意义.基于郑州市1955-2009年逐日气象资料,采用Mann-Kendall趋势分析法和R/S(重标极差)分析法对主要作物需水量的变化特征进行了研究.结果表明:夏玉米和冬小麦作物需水量均呈明显降低趋势.夏玉米需水主要影响因子为日照时...     

山西省小麦需水量空间变化规律分析研究

结合山西省10个小麦试验站多年需水量的试验数据及邻近气象站近50年的气象资料,分析了山西省小麦需水量在空间上的变化特点及其对气象因子变化的响应。结果表明:从全生育期小麦需水量来看,以山西长治地区为最大,其他地区较为接近;从阶段作物需水量来看,尤其是拔节到收获的阶段,小麦的需水量呈现出自北向南逐渐递减的变化规律。另外,小麦的生长天数也呈现出自北向南逐渐减少的趋势。小麦生育期内日平均需水量与日平均参考作物蒸发蒸腾量关系非常密切。     

金沙江干热河谷区(云南境内)夏玉米需水量的变化特征

选取金沙江干热河谷区(云南境内)9个气象站54 a气象数据资料,采用Penman-Monteith公式计算参考作物需水量,探讨夏玉米需水量的变化特征,分析了气候因素对需水量的影响。结果表明:金沙江干热河谷区(云南境内)1-12月各月平均参考作物蒸散量为56.1～155.2 mm,大部分站点年内变化呈单峰型曲线,巧家、东川呈双峰型曲线;夏玉米全生育期平均需水量为425.07 mm,需水量呈下降趋势,下降幅度为0.584 mm/a;夏玉米各生育阶段均存在不同程度的水分亏缺,在生长中期尤为严重。研究区元谋、东川需水量最大,鹤庆、永胜需水量最小,大部分站点夏玉米需水量呈下降趋势,其中永仁、元谋、巧家、东川下降趋势显著;日照减少是影响夏玉米需水量呈下降趋势的主要因素。     

基于CROPWAT模型的昆明市水稻需水量及灌溉用水量研究

利用昆明市日气象数据、水稻生育期数据和土壤数据,通过CROPWAT模型模拟研究1980—2012年水稻生育期内需水量和灌溉用水量年际变化特征及气象要素对其的影响。结果表明,1980—1999年,水稻需水量和灌溉用水量呈微弱下降趋势(p=0.08,p=0.8);1999―2012年,水稻需水量和灌溉用水量呈上升趋势(p0.01);近33a平均水稻需水量和灌溉用水量分别为603.6mm和638.8mm。作物需水量与温度、风速和日照时数正相关,与相对湿度负相关;灌溉用水量与降水量负相关,与日照时数正相关。气温、风速、湿度和日照时数的组合可以预测年尺度上作物需水量的变化趋势;降水和日照时数的组合可以预测年尺度上灌溉用水量的变化趋势。     

Hargreaves法在滇中地区的应用及改进

参考作物需水量是作物需水量的计算基础,是灌排工程规划、设计、管理和水资源合理开发利用的基本依据。为提高Hargreaves法计算参考作物需水量(ET0)的计算精度,在传统回归法的基础上,利用主成分分析法,以滇中地区7个气象站56年(1958-2013年)的逐日气象资料作为数据基础,引入相对湿度气象因子改进H-S法,以P-M法计算的ET0为标准评价改进H-S法的计算精度与适应性。结果表明:与P-M法计算结果相比,改进H-S法和P-M法的ET0计算结果相关性得到提高,逐日ET0值绝对偏差和偏差率得到降低,引入相对湿度气象因子后的改进H-S法改善了传统H-S法4-5月后计算值偏大的缺点,具有较高的计算精度,可作为滇中地区参考作物需水量(ET0)的计算方法。     

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)。     

艾比湖绿洲参考作物蒸散量的敏感性分析

【目的】研究艾比湖绿洲参考作物蒸散量对不同气象因子的敏感性。【方法】利用Penman-Monteith公式,基于艾比湖绿洲1962—2016年4个气象站的逐月气象资料计算ET0。通过敏感性分析,计算最高温度、最低温度、相对湿度、日照时间和风速的敏感系数,并运用MK趋势检验分析其变化趋势,最后分析了敏感系数在各个站点的变化特征。【结果】通过MK趋势检验,发现参考作物蒸散量、日照时间和风速呈下降趋势;最高温度、最低温度和相对湿度呈上升趋势。通过敏感性分析,发现最高温度、风速在研究区呈下降趋势,最低温度、相对湿度、日照时间为上升趋势。艾比湖绿洲中,各气象因子对ET0的敏感程度为相对湿度>最高温度>风速>最低温度>日照时间。ET0对不同气象因子的敏感系数在空间上存在差异,最高温度、最低温度、风速、相对湿度在艾比湖北部的阿拉山口较高,在温泉站较低;日照时间则在温泉较高,在阿拉山口较低。【结论】相对湿度对艾比湖绿洲ET0的敏感性最高,日照时间的敏感性最低。