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.     

水稻产量和灌溉需水量的气候敏感性分析及贡献量评估

以苏南地区单季稻为研究对象,基于ORYZA2000水稻模型结合去趋势的气象变量定量评估了研究区1961—2010年各气象变量对水稻产量、灌溉需水量和耗水量变化的贡献量,并进行了气象变量敏感性分析。结果表明,1961—2010年,水稻产量和灌溉需水量均呈下降趋势,其中产量下降趋势显著,而耗水量上升趋势显著;辐射的下降对水稻产量变化贡献量最大,导致了产量的显著下降,而风速和辐射的下降以及水气压的增加引起耗水量的下降,但气温升高对其贡献了更大的增加量,多变量共同作用导致耗水量显著增加,降水量的增加导致了灌溉需水量的下降;产量对辐射最敏感,其次是最高气温和最低气温;灌溉需水量和耗水量对最高气温最敏感,其次是最低气温和水气压。     

利用作物模型估算农业需水量的探讨

探讨了利用作物模型估算农业需水量的方法,在对DSSAT模型进行充分校正和验证的基础上估算了石家庄山前平原区农业需水量,并分析了其时空分布,以及农业需水量在不同降雨典型年份的变异性.模型计算结果显示石家庄山前平原区多年平均农业需水量为15.7亿m3,枯水年份与丰水年份农业需水量的变异率超过了50%.     

温棚膜面集雨回用中集水量与作物需水量耦合分析

针对温棚膜面集雨回用的水文及技术条件作了阐述,重点分析了回用中集雨量和温棚作物需水量的数据,通过建立集雨量与需水量耦合模型和相关分析,表明温棚膜面集水量与作物需水量耦合程度高。提出了发展温棚膜面集雨回用研究的关键技术问题和研究展望。      

石羊河流域春小麦灌溉需水量时空分布研究

根据石羊河流域1960-2004年的气象资料,利用FAO的CROPWAT模型计算石羊河流域春小麦生育期多年平均蒸发蒸腾量、有效降水量和灌溉需水量;利用GIS建立流域空间和属性数据库,分析春小麦灌溉需水量空间分布规律。结果显示,春小麦蒸发蒸腾量、灌溉需水量空间分布趋势为从北往南逐渐降低,生育期降水量由北到南逐渐增大,其中春小麦多年平均蒸发蒸腾量为353.55~452.60 mm,生育期有效降水量为45.13~168.16 mm,雨养条件下石羊河流域春小麦产量减幅为27.90%~65.30%。因此,为保证春小麦产量需进行补充灌溉。利用CROPWAT模型计算,石羊河流域春小麦多年平均灌溉需水量为202.79~407.47 mm。     

1959—2015年黑龙江省玉米需水量时空分布特征

基于黑龙江省26个气象站1959—2015年的逐日气象数据和14个农业气象观测站的1991—2008年玉米生育期观测资料,利用单作物系数法和Arcmap的空间分析功能计算并绘制了玉米生育期内各月有效降雨量(Effective precipitation)、需水量(Crop water requirement)和灌溉需水量(Irrigation requirement)及三者气候倾向率的分布图,揭示了黑龙江省玉米水分供需的时空分布规律。结果表明：黑龙江省玉米生育期有效降雨量平均值为302mm,高值区位于中部地区,5—6月呈增长趋势,7—9月呈下降趋势;需水量平均值为383mm,自西向东总体呈先减小后增大的分布趋势,除9月外,全生育期及各月需水量均呈减小趋势;灌溉需水量平均值为153mm,其分布与需水量分布相似,西部地区灌溉需水量较大,5、7月呈减小趋势,而8、9月呈大幅增加趋势,应在7、8月适时补充灌溉,保障玉米产量。本研究可为黑龙江省玉米种植区灌溉水资源分配和灌溉制度制定提供科学依据。     

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。     

灰色系统理论在农业需水量预测中

应用灰色理论建立了GM(1，1)模型，对华北地区某典型区农业用水量进行了预测。所建模型经残差检验证明其模型具有可行性和适应性，在此基础上，通过对典型区农业需水量的预测，为研究区域的水资源综合规划提供了依据。该方法可供相关县级小区域水资源评价与规划中作为参考。     

泾惠渠灌区作物种植结构变化对灌溉需水量的影响

研究种植结构变化对灌区作物需水量和灌溉需水量的影响,能够为作物生育期的灌溉用水管理和农业水资源规划提供基础数据。依据泾惠渠灌区实测降水和蒸发蒸腾等气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算灌区主要作物需水量;通过频率计算和配线法确定灌区丰水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)的有效降水量;根据1988—2014年Landsat卫星遥感影像提取的泾惠渠灌区不同历史时期农业种植结构数据,计算典型水文年份灌区总灌溉需水量,并分析作物需水量和灌溉需水量在不同典型水文年的年际和月际变化。结果表明,随着泾惠渠灌区农业种植结构的变化,灌区总的作物需水量和灌溉需水量都呈现显著下降趋势。但泾惠渠灌区在1988—2005年间,单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量都基本保持不变,随后均呈小幅下降趋势。各月份作物总需水量和总灌溉需水量除6月份之外,其余各月份都呈现显著下降趋势;但在此期间,灌区单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量除在4、8、9月份呈下降趋势,而6月份呈显著增加趋势外,其余各月份基本保持不变。灌区总的作物需水量和灌溉需水量的下降主要是由农作物种植面积大量减少所致,种植结构的变化对其影响较小,但灌区种植结构调整后的作物需水量状况更符合区域有效降水特点。     

江苏居民生活需水量预测及存在问题研究

分析了江苏省城镇居民生活用水和农村居民生活用水情况,结合经济学相关软件研究其趋势,并提出相应的节水目标和措施。然后用GM(1,1)灰色模型,利用已发生年份的生活需水量,建立生活需水量与时间的函数关系,从而预测未来年份的生活需水量。最后将结果与《江苏省需水量预测报告》比较,证明用此模型预测有较高精度。     

农业机械总动力与影响因素关系分析

分析了影响农业机械化发展的主要因素，包括生产规模、需求和经济条件；建立了农业机械化发展的总动力分析模型，该模型反映了农机总动力与农民收入水平、农业劳均粮食播种面积和粮食单产的关系；依模型对农机总动力发展进行预测。     

河北省主要农作物水足迹与耗水结构分析

【目的】调整区域农业种植结构,合理利用区域农业水资源。【方法】基于水足迹理论框架分析了1957—2015年河北省14种农作物的水足迹及其历史变化趋势,通过核算农作物耗水率和单位水价值2个指标,划分了主要农作物的耗水结构。【结果】河北省主要农作物年均总水足迹为434.4亿m~3,其中蓝水、绿水和灰水分别占44%、42%和14%;总水足迹、绿水足迹及灰水足迹均呈逐年增加趋势;而蓝水足迹变化趋势不明显。冬小麦、夏玉米、水果与蔬菜为主要耗水作物。棉花和芝麻耗水率最高,为典型的高耗水作物。甜菜、蔬菜和水果的单位水价值最高,且耗水结构最优。【结论】河北省可进一步控制棉花和芝麻的种植规模,在不造成水压力的前提下,适度扩大蔬菜和水果的种植规模。     

内蒙河套灌区义长灌域水均衡分析

针对义长灌域土地利用的主要特点,建立了以土壤水为中心的非农区农区水域水均衡模型,该模型可根据历年实测的引排水量等资料,对义长灌域的非农区、农区、水域以及农区与非农区、农区与水域之间的水分迁移转化进行分析。提供了定量分析的结果,为义长灌域水资源有效利用提供参考。     

基于全价值和全成本模型的农业水价方案及其可行性分析

针对现行农业水价标准过低的问题,选取粮食主产区——黑龙江省为研究区域,从农业用水全价值和全成本出发,利用能值理论分析确定农业用水价值,采用全成本水价法确定用水成本,结合现行水价制定不同情境下农业水资源定价方案;运用双对数模型建立农业用水需求价格函数,揭示水价提升带来的研究区域节水潜力,结合指数分析法确定农户可承受能力,从而判断所制定水价方案的可行性。结果表明：2020年,农业水资源全价值为0.594元/m3,地表水与地下水全成本分别为0.180元/m3和0.355元/m3;针对设计的3种阶梯水价调整方案,利用2005、2010、2015、2020年进行实证分析,过渡期和长期水价方案平均年节水量分别可达2.72×109、4.45×109m3,平均年节水潜力分别为12.74%、19.48%,且一阶水价均在农户可承受能力范围,确定为可行方案。本文为研究区农业水价综合改革提供了支持,可结合实际情况逐步提高农业水价到合理水平。     

新疆农业水资源利用效率测度及其影响因素分析

利用2004-2013年新疆14个地州的面板数据,采用随机前沿生产函数(SFA)方法测算了新疆农业生产的技术效率,并在此基础上计算了灌溉用水效率,并利用面板Tobit模型对农业用水效率的影响因素进行分析。研究发现:新疆农业用水效率远低于生产技术效率,但是近年来用水效率处于不断上涨的态势,不同地区的用水效率差异在明显缩小,北疆是最具节水潜力的区域;人均水资源占有量及地表水占供水总量的份额对农业用水效率具有负向相关性,有效灌溉面积、水库数量、人均GDP、棉花播种面积对农业用水效率具有正向相关性,灌溉水费、全年降水量、全年日照时间及种植结构对各地区农业用水效率的影响方向不同,表明要视当地的情况合理规划农田水利设施,制定水价,安排农作物种植结构。     

石羊河流域农产品虚拟水细分研究

采用Penman公式计算作物需水量,根据作物需水量、作物生育期有效降雨量、农产品单产等计算农产品中含虚拟水、虚拟蓝水和虚拟绿水量,并以石羊河流域为例进行实证研究。通过对比分析石羊河流域不同区域主要农产品中含虚拟水量及组成,从提高绿水利用率角度,提出凉州区应增加水果的种植面积,民勤县应增加棉花的种植面积,古浪县应增加玉米和水果的种植面积,天祝县应增加小麦的种植面积,金川区应增加棉花的种植面积,永昌县应增加玉米和水果的种植面积。虚拟水的细分研究可为区域农业水资源优化配置提供参考。     

雷州青年运河灌区农业节水补偿实践研究

在雷州青年运河灌区建立农业节水补偿机制,实施续建配套与节水改造工程建设,使农业用水年平均节约18 100万m~3,用于增加对工业和生活的供水。工业及生活受益后,以水价提高的方式反哺农业,补偿费用每年达3 728.6万元。结果表明,农业节水补偿机制的实施,使农业用水向效率高、产值高的工业用水和日益增长的生活用水合理转让,提高了用水效率和效益,促进当地经济社会的可持续发展,经济效益和社会效益显著。     

基于DEA的灌区生产效率分析——以江苏省为例

针对当前灌区农业生产效率评价多采用单项投入与产出指标的不足,引入数据包络分析(DEA)方法,设定表征生产效率的投入产出指标体系,利用CCR模型对江苏省35个灌区相对生产效率进行了比较研究.相对效率分析表明,江苏省综合效率整体不高,灌区间差异较大,全省平均值为0.634,其中3个灌区为DEA有效;不同区域农业生产技术的利用及推广程度相当,灌区相对生产效率的不均衡主要由生产规模不合理引起.可以通过减少投入来提升非DEA有效灌区的生产效率,所有非DEA有效灌区改进生产效率能节约的有效灌溉面积、水资源及农业人口分别占投入量的20.7%,13.3%,9.4%.相对DEA效率的比较可为灌区生产效率的改进途径、农业节水潜力的计算等提供新的思路.     

农田水量调控与水管理研究

针对80年代骊为华北平原地下水位的持续下降问题，选择河北省雄县胜利灌区为水资源平衡调控研究区，对水管理现状、存在问题、以及水量供需状况进行了分析。根据地下水动态规律、渠床入渗率分布、地表水引用量在年内的分配、研究区农业用水和地下水的回灌要求，提出水量调控措施。结合田间农业节水研究，提出以提高用水效率为目标的不管理改进措施。