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。     

云贵高原参考作物蒸散量时空特征及成因分析

为了探究云贵高原地区参考作物蒸散量(ET0)的时空分布特征,基于云贵高原42个代表性气象站点近56 a(1961—2016年)逐日气象数据,利用Mann-Kendall检验探究ET0主要的气象驱动因子,并运用多元回归分析量化了各气象因子对ET0的贡献率.结果表明:云贵高原近56 a风速和气温呈逐年上升趋势,增幅分别为0...     

北京市粮食作物种植结构调整对水资源节约利用的贡献研究

研究作物种植结构调整对水资源节约利用的影响,可以为缺水地区农业产业结构调整和水资源优化配置提供参考。采用联合国粮农组织推荐的作物需水量和灌溉需水量计算方法,分析了北京市主要粮食作物近年来的种植结构调整情况,定量评估了粮食作物种植结构调整对全市水资源节约利用的贡献率。结果表明:11990—2012年,北京市由于粮食作物种植结构调整节约的灌溉需水量为7.50×108 m3,占同期农业用水减少量的60.29%;21990—2012年,冬小麦种植结构调整对北京市水资源节约利用的贡献率最大,相对于水资源总量和农业用水量的贡献率分别为13.07%和55.51%。结合目前的种植结构和不同作物的灌溉需水特征,北京市未来粮食作物种植结构调整的对象首先是冬小麦。     

气候变化背景下关中地区参考作物蒸散量变化趋势及敏感性分析

气候变化影响了区域水循环过程和水资源管理,研究参考作物蒸散量(ET0)变化特征及其原因对于灌溉农业地区水资源的合理配置具有重要指导意义。以关中地区为研究对象,根据研究区内8个站点1974-2016年逐日气象资料,通过Penman-Monteith公式计算ET0,利用Mann-Kendall检验和Sen斜率估计来检验参考作物蒸散量和气象要素的变化特征,并采用敏感性分析方法探讨影响ET0变化的主要气象因子。结果表明,近43年来关中地区平均气温和饱和水汽压差变化呈现显著增加趋势,而相对湿度和平均风速变化呈现显著下降的趋势,降水量、日照时数、辐射量下降趋势不明显,这些变化使得ET0呈轻微增加的趋势。关中地区ET0对气象要素的敏感性随时间和位置发生变化,夏季、秋季、冬季和小麦生长季ET0对平均风速最敏感,而影响春季和年尺度ET0变化的主要气象因子是平均气温。研究区西北方向影响ET0变化的主要气象因子是平均气温和相对湿度,而其他区域的ET0对平均风速最敏感。     

河北省夏玉米主产区作物需水量和缺水量研究

为探究气候变化对河北省农业生产的影响,基于17个典型气象站1955-2014年气候资料,应用FAO推荐的Penman-Monteith模型,分析了河北省夏玉米全生育期和不同生育期的需水量和缺水量时空格局,并利用敏感性分析法对需水量和缺水量的主要影响因子进行探讨。结果表明:(1)1955-2014年河北省夏玉米全生育期需水量和缺水量均呈显著下降趋势,变化率分别为-11.19 mm/10 a和-8.26 mm/10 a;不同生育期的需水量和缺水量的趋势变化与全生育期保持一致;需水量和缺水量在快速发育期最大,分别为127.56 mm和91.08 mm,在成熟期最小,分别为30.34 mm和25.69mm。(2)全生育期需水量和缺水量由东北向西南逐渐递减,大致呈以黄骅一带为高值中心,向邢台、邯郸和南宫一带形成低值区的空间过渡形态;各生育期需水量和缺水量空间分布形态差异较大。(3)影响需水量的4个主要气候因素依次为:相对湿度、最高气温、风速和日照时数;影响缺水量的4个主要气候要素依次为降水量、相对湿度、最高气温和风速。     

郑州市作物需水量影响因素主成分回归分析

采用郑州市近40年气象资料,分析研究了郑州市主要作物需水量以及各作物生育期内气象因子(降雨、平均风速、平均气温、平均相对湿度、日照时数、日最高气温、平均气压、平均水气压)变化趋势,用主成分回归分析法确定影响各作物的主要气象因子,并探讨了主要气象因子与相应作物需水量的关系。结果表明:玉米、水稻、棉花的作物需水量有减少趋势,小麦、花生、油菜作物需水量有增加趋势;通过主成分回归分析,得出影响水稻、玉米、棉花、花生作物需水量的主要气象因子是日照时间,影响小麦、油菜作物需水量的主要气象因子是平均相对湿度;经计算得到日照时间每减少1%,水稻、玉米、棉花和花生作物需水量分别减少2.45、2.25、2.55和1.71mm;平均相对湿度每减少1%,小麦和油菜的作物需水量分别增加1.81和1.42mm。     

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。     

中国粮食主产区主要气象因子时空演变特征及其对参考作物蒸散量影响

准确评估粮食主产区气象因子变化特征及对参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET0)的影响,对农田水文循环、区域农业水资源优化配置与高效利用等具有重要意义。利用中国粮食主产区258个气象站点1961―2013年的逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算ET0,通过M-K趋势检验法、偏相关分析、多元线性回归计算贡献率等方法,分析了1961—2013年中国粮食主产区主要气象因子时空演变及其对ET0变化的贡献特征。结果表明,1961—2013年中国粮食主产区相对湿度、温度、降水在空间上由南至北呈降低趋势,而日照时间和风速则由南至北呈增高趋势;1961—2013年中国粮食主产区全区、温带湿润半湿润地区(I区)、温带干旱半干旱地区(II区)、亚热带湿润地区(III区)及暖温带半湿润地区(IV区)多年平均气温均呈增大趋势,平均风速、相对湿度、降水与日照时间均呈减小趋势;1961—2013年中国粮食主产区年内ET0均呈锯齿状下降,且ET0在四季呈现出夏季春季秋季冬季的特征;多年平均风速、气温、日照时间与ET0在全区及各分区总体均显著正相关(P0.05),而相对湿度与ET0在全区及各分区均极显著负相关(P0.01);1961—2013年中国粮食主产区全区及I~IV区气温、风速、相对湿度对ET0变化均具有较大贡献,其中相对湿度为I区、III区及IV区的主要气象驱动因子,其次为平均气温和风速;而II区ET0变化的主要驱动因子为风速,其平均贡献率WII(风速)为0.37;综上所述,中国粮食主产区主要气象因子变化特征与ET0的响应,均呈现出区域性、季节性差异。     

海河流域参考作物腾发量长期变化趋势分析

收集了海河流域37个国家气象站的逐日气象资料,采用FAO-56 Penman-Monteith方法计算参考作物腾发量(ET0);采用Mann-Kendall法进行趋势检验。通过分析及各气象因素的变化趋势,揭示了气候变化对参考作物腾发量长期变化规律及对作物灌溉供需水量可能产生的影响。结果表明:自20世纪50年代至2007年末,在海河流域下游地区具有较明显的ET0下降趋势,而在各主要河流的上游地区则有明显的上升趋势;其原因是整个流域内呈现气温上升相对湿度下降趋势,风速和日照时数都有下降趋势,但在上游地区前者占主导地位,而在下游地区后者占主导地位;在整个流域降雨呈现下降趋势的情况下,ET0上升使上游地区灌溉需水量增加,而在下游地区作物生长也可能受影响;除了工业和居民用水快速增长外,气候变化也是导致近几十年来海河流域水资源紧缺的原因之一。     

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.     

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。     

绿洲春小麦调亏灌溉对土壤有机质的影响

对河西绿洲灌区春小麦调亏灌溉2年后的农田土壤有机质变化进行了研究,并对土壤有机质和全生育期调亏供水量之间的关系进行了回归分析,以期为该区春小麦调亏灌溉对土壤有机质的影响研究提供参考。     

干旱环境下春小麦最优调亏灌溉制度确定

以河西绿洲灌区春小麦调亏灌溉2年的平均产量、水分利用效率、供水效率和2年后的土壤养分综合指标4个单项参评因子为参数建立单因子评判矩阵,对干旱环境下春小麦调亏灌溉制度进行了综合评价。结果表明,调亏灌溉处理的综合评价指标以HFF处理最高,其次为MFM处理,而以LLL处理最低,但所有调亏灌溉处理综合评价指标均显著高于高水分处理FFF。因此,无论是从作物生产力、水资源利用效率还是水资源和土壤养分的可持续利用方面来说,HFF处理调亏灌溉模式均因其最高的作物生产力和水分利用效率、较高的供水效率(为最大值的96.3%)及较高的土壤养分综合指标(为最大值的97.7%)而具有最高的综合评价指标,成为试区推荐的春小麦全生育期最优调亏灌溉模式,即春小麦孕穗和抽穗期及灌浆—生理成熟期均高水分处理(65%~70%田持)而拔节期重度水分调亏(45%~50%田持),其灌溉定额为440 mm左右(包括晚秋季储水灌100 mm)。     

春小麦免储水灌全膜覆盖穴播与保水剂配合节水技术研究

通过对甘肃河西地区春小麦免储水灌全膜覆盖穴播与保水剂配合节水技术的试验研究,测定了春小麦地土壤水分变化规律、小麦耗水规律及产量效应,分析配套施用保水剂对春小麦地土壤水分的影响。研究结果表明,在河西地区,小麦采用免储水灌全膜覆盖施用保水剂穴播技术能有效地减少农田在休闲期的土壤蒸发量,提高农田的水分利用效率,可减少首次灌水量30mm,全生育期耗水量减少80.0mm,节水16.60%,增产4.37%,水分利用效率提高21.70%。     

沙区生态环境退化的本质——以甘肃河西沙区为例

我国的沙化土地面积总体在减少,但局部沙区生态环境仍在持续退化。以河西走廊沙区,尤其是民勤沙区为例,从沙漠的形成是水资源退化的结果、水资源是干旱沙漠生态环境众多因子中的主导因子、水是植被存在的必要条件以及水是造林治沙的关键限制因子4个方面论述了沙区生态环境退化的本质是水资源的退化。沙漠生态环境退化的过程是自然因素相对减弱和人为因素不断增强的过程,人为因素主要是农业用水量大,在沙漠边缘盲目营造固沙林,人工水库、渠道和人工湿地的无效蒸发消耗等。提出了在沙区必须坚持以水定耕、以草定牧,严格限制在沙漠边缘盲目营造人工固沙林的建议。      

河西绿洲灌区主要作物需水量及作物系数试验研究

利用Penman-Monteith公式计算了甘肃张掖绿洲主要作物各生育期参考作物蒸散量,利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算了作物实际蒸发蒸腾量,并计算比较了充分灌溉和非充分灌溉条件下不同生育期作物需水特征,确定了非充分灌溉条件下主要作物的作物系数。结果表明,非充分灌溉条件下,主要作物各生育期需水规律和充分灌溉具有一致变化趋势。非充分灌溉条件下,小麦、玉米、马铃薯全生育期作物系数平均值分别为0.81、0.7和0.73。在全生育期当中,随生育期的延续,主要作物叶面蒸腾比例逐渐增大,棵间蒸发逐渐减少。     

调亏灌溉对河西绿洲灌区春小麦耗水特征的影响

对河西绿洲灌区调亏灌溉春小麦0~120 cm土层的耗水特征、产量指标体系与阶段耗水量和不同生育时期土壤水分的相关关系进行了分析研究。结果表明,在调亏灌溉条件下,不同水分调亏处理、不同产量水平下春小麦阶段耗水量和日耗水强度差异较小;春小麦耗水模系数全生育期变化趋势也较为一致,在播种—分蘖期和分蘖—拔节期最小,而拔节—孕穗期和抽穗—灌浆期最大;春小麦孕穗、抽穗期仍可进一步施以适时适度的较为严格的土壤水分调亏而不会降低小麦生产力,而降低成熟期的土壤含水量不仅不会降低小麦生产力,反而会提高其水分利用效率和供水效率。     

覆膜滴灌紫薯农田水热传输规律及其对环境因子的响应

农田水热传输过程的量化对于农业用水管理和作物灌溉制度的制定具有重要意义。本文利用波文比通量观测系统实测数据和气象站资料,对覆膜滴灌紫薯农田的水热通量变化规律及其对环境因子的响应进行了研究。结果表明：潜热通量是全生育期覆膜滴灌农田能量支出的主要部分,显热通量和土壤热通量支出占比较小,全生育期潜热通量、显热通量、土壤热通量支出占比分别为69.12%、25.14%、6.57%。不同天气条件下,显热通量的大小和变化范围均小于潜热通量。潜热通量对降雨和灌溉的响应最为显著,且降雨影响程度大于灌溉。净辐射、气温对潜热通量的影响较大,表层土温和风速变化的影响则较低,各环境因子主要通过直接和间接作用共同对潜热通量产生影响。该研究成果可以深化对覆膜滴灌紫薯农田水热传输规律的认识,为作物高效用水提供理论依据。