气候变化对灌区农业需水量的影响研究

气候变暖不仅影响水资源量及其时空分布的变化,而且也会使农作物蒸发蒸腾量增加,从而加剧农业水资源供需矛盾。因此,研究气候变化对农业需水量的影响对保障农业用水安全具有重要的意义。本文利用陕西省宝鸡峡灌区11个气象站28 a的气象资料,分析了灌区气候变化特征;计算了主要作物需水量和农田灌溉需水量;利用单因素敏感性分析法研究了气候变化对农业需水量的影响。研究结果表明:灌区年平均气温显著上升,降水量持续下降,蒸发量明显增大,大部分地区相对湿度和风速显著下降,而日照时数有所增加;冬小麦、玉米、棉花和油菜生育期需水量明显增加;各气候因素对农田灌溉需水量影响顺序为:降水量>相对湿度>最高气温>日照时数>平均气温>风速,气温的上升、相对湿度的下降、降水量的减少以及日照时数的增大使作物需水量明显增大,而灌溉面积减小使农业需水量有减少的趋势。     

气候变化和灌溉方式对稻田需水量的影响

气候变化改变了水稻的耗水过程和灌溉需水。基于高邮灌区历史气象资料(1955—2013年),利用稻田水量平衡和MK检验方法,分析了不同灌溉模式下稻田耗水与灌溉需水量的变化。结果表明:高邮灌区水稻全生育期积温随时间序列显著增加,而降雨量略有减少,但趋势不明显;不同灌溉模式下水稻需水量ET_c和渗漏量均随时间序列缓慢增加;节水灌溉模式能有效降低稻田耗水量;节水灌溉稻田灌溉需水量随时间序列缓慢降低,而常规灌溉稻田呈增加趋势,但趋势均不明显;节水灌溉模式能够有效降低稻田灌溉需水量,提高降雨利用率。因此,节水灌溉能够有效缓解气候变化给水稻种植带来的不利影响,是变化环境下灌区可持续发展的重要技术措施。     

近50 a滹沱河平原冬小麦灌溉需水时空特征研究

应用彭曼公式、反距离权重插值(IDW)及相关分析等方法,研究了气候变化对滹沱河平原冬小麦灌溉需水量时空变化的影响,主要得出以下几点结论:(1)近50a来滹沱河平原冬小麦灌溉需水量以18.5 mm/10 a的速率呈显著下降趋势(P0.01);(2)在空间特征上,冬小麦需水量以藁城、赵县和宁晋一线为界,分界线以东需水量在500~530 mm,分界线以西在530~600 mm;(3)降水量是冬小麦需水量变化的主控因素,降水量每增大100 mm,需水量将减少124 mm,日照时数和近地风速显著下降是造成该区需水量下降的主要原因。     

气象因子对引黄灌区作物需水量影响的通径分析

作物需水量是灌区最重要的水资源消耗途径,研究作物需水量的主要影响因子可为引黄灌区的水资源节约集约利用提供有效支撑。以三义寨引黄灌区1999—2019年21 a共756组逐旬气象数据为基础,采用联合国粮农组织(FAO)推荐的彭曼-蒙特斯(Penman-Monteith)公式为基础的修正式来计算作物需水量,以旬为计算单元时长,共选取23个样本。对三义寨引黄灌区冬小麦作物需水量的通径分析可知,对需水量影响最大的4个气象因子为平均气温、最高气温、最低气温、日照时数。敏感性分析可知平均气温、最高气温、最低气温和日照时数之间影响密切,天最大日照时数的直接作用最小,但是通过其他气象因子对作物需水量产生的间接作用最大。9个气象因子敏感程度排序为：平均气温>日照时数>最高气温>平均风速>最低气温>水面蒸发量>天最大日照时数>降水量>空气相对湿度。比起简单的相关系数和回归分析方法,通径分析方法可以准确计算出自变量对因变量影响的直接作用和间接作用,确定各因子的敏感程度,从而为建立更有效的引黄灌区作物需水量计算方程奠定基础。     

长武县近50年气候变化及该地参考作物滕发量敏感性研究

全球变暖背景下,基于国家气象信息中心网站数据,依据长武县1969—2018年50年的气象数据,对该县的大气温度、大气相对湿度、风速、日照时数、降雨量的变化趋势进行了分析,运用Penman-Mentin公式分析了50年的日参考作物滕发量及其变化规律。选取不同季节的气象数据日值代表值,研究了该县参考作物滕发量对气象因素的敏感性,分析了参考作物滕发量的主要影响因素。结果表明,长武县大气平均温度总体呈升高趋势,近50年增加了1℃,大气平均相对湿度略呈降低趋势,平均日照时数呈增加趋势,降雨量序列中多雨、少雨年份交替变化,平均风速呈“总体降低、高度反复”的趋势。该县影响参考作物滕发量的主要因素中,春季是大气相对湿度,风速次之;夏季和秋季是大气温度,大气相对湿度次之;冬季是大气相对湿度,温度次之。     

南京地区水稻节水灌溉定额及适宜灌溉模式

收集南京地区55年气象观测资料,采用Penman-Monteith公式计算参考作物需水量;以多年实测数据与分段单值平均法相结合确定水稻作物系数;采用单作物系数法计算水稻需水量,再根据水量平衡原理,结合浅湿灌溉制度,推算南京地区不同分区、不同水文年、不同灌区类型的水稻耗水量和灌溉定额。根据未来水稻生育期暴雨发生概率增加的特点,提出更适宜南京地区推广的水稻蓄水控灌模式,以减少水量损失、提高降雨利用率。结果表明:南京地区一般干旱年降雨有效利用率达70%~85%,特枯年接近100%。     

灌区粮食生产水足迹的影响因素研究

以人民胜利渠灌区为研究区,基于1961—2013年的长系列数据,采用彭曼公式和CROPWAT软件,计算出历年灌区冬小麦的蓝水、绿水足迹,并根据计算结果进行蓝水、绿水足迹及其影响因子的时间序列分析。采用结构方程模型方法,对蓝水、绿水足迹与气候和农业投入因子的作用关系进行路径分析。结果表明:1961—2013年灌区冬小麦的蓝水、绿水足迹均呈显著下降趋势,作物需水量(ETc)无显著变化,冬小麦产量显著增加是其蓝水、绿水足迹下降的主要原因;影响冬小麦ETc的主要气象因素是平均风速、平均气温、相对湿度和日照时数;在不考虑农业投入的影响时,灌区冬小麦生长季平均风速是对蓝水、绿水足迹影响最大的气候因子,日照时数和有效降水的影响次之;在农业投入和气象因子的共同作用下,冬小麦蓝水、绿水足迹的主要影响因素为农用化肥使用折纯量、农业机械总动力和有效降水。     

未来气候变化对黑河流域作物需水影响分析

借助作物发育期积温阈值法和气候倾向率法,分析了作物发育期的物候变化,结合气温和物候期两个控制变量,分析了不同气候变化情景下的黑河流域典型作物需水量变化规律。结果表明:利用发育期积温阈值法和气候倾向率法分析作物物候期变化,与实际相符。小麦和玉米生育期整体表现为缩短的趋势,且全生育期长度缩短。小麦全生育期作物需水量非线性增加,即气温平均升高1℃,生育期开始时间提前2 d,生育期缩短2 d,需水量增加约为1.4 mm;玉米全生育期作物需水量非线性减少,即气温平均升高1℃,生育期开始时间提前3 d,生育期长度缩短4d,需水量减少近0.9 mm。     

气候变化对大海波水库来水及用水影响

为分析在未来气候变化情景下大海波水库来水及用水的变化情况,选取楚雄站蒸发(1953年-2001年)、降水(1953年-2009年)、气温等气象资料,以及大海波水库(1990年-2009年)来水量资料,采用线性回归法、Mann-Kendall及Spearman趋势检测法对楚雄站点的气象要素进行趋势检测,并计算了水库下游参考作物需水量。结果表明:大海波水库的来水量呈减少趋势,下游参考作物需水量呈下降趋势;在未来气候情景下,楚雄年平均气温将升高2.56℃,年降水变化率为5.9%,气温升高时,下游参考作物需水量增加,对大海波水库的供水带来一定的不利影响。     

西安市近50年气候变化分析

西安市作为西北地区最大的城市,随着经济的发展产生的环境问题也越来越严重,对西安市的气候演变的研究也变得尤为重要.本文利用1963―2013年的近50年来的年平均温度、 年内温差、 日照时数、 平均风速、 相对湿度等气象因子进行分析,结果表明:西安市近50年来,年平均温度呈现上升趋势,日照时数呈现减少的趋势,相对湿度则呈现出下降的趋势,平均风速也呈现出减弱的趋势,这与全球的气候变化以及整个西北地区的气候变化趋势是一致的.     

鄱阳湖流域水分盈亏时空变化特征分析

根据1960~2014年鄱阳湖流域13个气象站点的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith法、Mann-Kendall趋势检验法和相关分析法,研究鄱阳湖流域水分盈亏量时空分布变化趋势及其与气象因子的关系。研究结果表明:鄱阳湖流域近55 a来水分盈亏量多年平均盈余为565.88 mm,空间上呈由西北向东北和由西南向东北逐渐递增的趋势;水分盈亏量年内分布呈秋季亏缺,其他季节盈余,水分盈余量表现为春季夏季冬季秋季;在研究时段内流域各地水分盈余量均呈增加趋势,但各季节水分盈余量变化存在一定的差异性,其中春季和秋季呈减少趋势,但趋势不明显,而夏季和冬季均呈显著的增加趋势(p0.05)。鄱阳湖流域水分盈亏量与降雨、日照时数和日最高气温关系密切,流域年水分盈余量的增加是由于夏季和冬季降水量的增加、日照数和风速的减少。     

气候变化背景下华北平原灌溉需水及农业干旱易发区变化研究

以华北平原为研究区,选取冬小麦和夏玉米作为典型作物,采用作物系数法并依据预估的气候情景计算典型作物的净灌溉需水量,分析不同气温和降水变化幅度下冬小麦和夏玉米需水过程和需水总量。同时,结合气象干旱和需水异常程度划分了干旱易发区。所得成果可供相关研究人员参考。     

基于MODIS的滇池蓝藻水华时间序列变化趋势及气象影响因素分析

在全球气候变化大环境下,为探究滇池近十年来的蓝藻水华趋势及其主要影响因素,本文利用2010-2019年的MODIS遥感数据以及气象环境监测数据,计算出滇池FAI阈值为0.011 22并对水华进行鉴定,进一步分析其在时间序列下的变化规律。结果表明：滇池在2010-2019常年有蓝藻水华现象,且在秋冬季表现较为显著,甚至出现水华面积占比接近40%的大面积暴发现象,可见该时段的蓝藻水华治理需要得到更多的关注。在影响滇池的气象因素中,风速、日照时长和水温与水华暴发有明显相关性。其中：风速与水华暴发程度整体上呈现较明显的负相关关系,且多数蓝藻水华大规模暴发事件与区间内风速变化的极值有对应关系;日照时长也与蓝藻水华暴发整体上呈现较明显的负相关关系;水温在秋季与蓝藻水华暴发整体上具有较明显的单峰关系,其他季节则与水温的突变有关。     

河北省夏玉米生育期气象要素变化特征及相关性

为深入探究气象要素与夏玉米产量的关系, 根据逐日气象数据、逐年作物数据, 采用气候倾向率、M2K 突变检验及相关性检验等方法对河北省夏玉米气象产量及相关气象要素变化特征进行分析, 在此基础上探讨两者相关性 及作用程度。结果显示: 河北省平均、最高、最低气温呈显著上升趋势, 日照时数、降水量、相对湿度、风速则呈显著下降趋势; 1960- 2017 年河北省夏玉米气象产量以每 10 年- 568 kg/ hm2 速度显著减少; 气象产量与平均气温、最 高气温、最低气温负相关, 与日照时数、降水量、相对湿度、风速正相关; 降水量、最低气温、风速是影响河北省夏玉米气象产量的关键气象要素, 最高气温和日照时数对夏玉米气象产量影响较小。研究成果可为优化农业资源结构, 促进地区农业可持续发展提供理论支撑。     

四川盆地蒸发皿蒸发量变化趋势及影响因子分析

利用四川盆地蒸发皿蒸发量、气温、风速、日照时数、气压和水汽压资料,分析了1980-2010年四川盆地蒸发皿蒸发量的变化及其原因。结果表明,四川盆地蒸发皿蒸发量存在明显的时空变化特征,空间上川中丘陵区的蒸发皿蒸发量最大,川西平原次之,川东平行岭谷区域最小;时间上年蒸发皿蒸发量存在明显的波动上升趋势,季节序列中,秋季和冬季蒸发皿蒸发量增加趋势明显,春季和夏季没有明显趋势。对蒸发皿蒸发量变化有显著影响的气象因子依次为日照时数、平均风速、水汽压和气温,其中日照时数对蒸发皿蒸发量的增大作用是风速的1.71倍,是水汽压的2.48倍,而气温具有减少蒸发皿蒸发量的作用,其减弱蒸发皿蒸发量的平均强度是日照时数的1/4。     

太湖蓝藻生境对气候变化的响应

近年来太湖蓝藻暴发已成为重要水污染事件,是太湖面临的重大水安全问题,气候变化因素加剧了其严重性。为了预测未来由于气候变化对太湖蓝藻暴发的影响,并提出应对气候变化的策略,开展了蓝藻生境对气候变化响应关系的研究。基于大量实测气象资料的统计分析与气候变化情景计算,总结分析了近50年来太湖流域气候变化呈现出气温增高、风速略有下降、日照减少、降雨增多、湿度降低等趋势。气候变化是太湖蓝藻水华暴发的重要影响因素,其中气温与风速变化是影响太湖藻类生长的敏感气象因子。气温升高导致的蓝藻暴发风险平均10年将增加约2%,风速降低导致蓝藻水华暴发的风险平均每5年增加约3.5%。结合蓝藻对敏感因子响应关系的试验结果,提出了截污减排、适当清除底泥、打捞蓝藻、调水引流、修复生态等应对措施。     

基于农业灌溉需水量计算的黄河三角洲作物结构优化EI北大核心CSCD

为优化黄河三角洲作物结构,以东营市垦利区为例,计算了当地主要作物各生育阶段及整个生育期内的作物需水量、有效降水量以及淋洗需水量,并对不同作物的水分盈亏情况进行了分析。结果表明:作物补充灌溉需水量从小到大依次为玉米、棉花、小麦、水稻;玉米水分亏缺程度最低,应适当增加玉米种植面积或者把冬小麦、夏玉米轮作更换为一年种植两季玉米(春玉米和夏玉米);减少棉花在中、轻度盐碱地的种植面积,对耐盐性较好的棉花改用排水回用或微咸水灌溉;兼用灌溉用水和洗盐用水种植水稻,在经水稻种植改良成轻度盐碱地的土壤上种植玉米和小麦。     

厄瓜多尔区域水文平衡研究

采用厄瓜多尔147个气象站多年实测降水、温度、风速、湿度、日照等气象数据,分析研究了西部太平洋水系区、中部安第斯山区和东部亚马逊平原区降水、潜在蒸散发、土壤水分储存变化、实际蒸发量及土壤水的盈余或赤字量等水文平衡过程。研究方法基于Thornthwaite水平衡模型,需要输入降水量、潜在蒸散发量和土壤最大含水量等重要参数。潜在蒸散发量研究采用FAO-56 Penman-Monteith法和改进的Thornthwaite法。研究成果清晰展示了降水、蒸发、水量盈余或赤字的时空分布,对于研究该地区土壤水分的变化,优化农作物种植结构及播种、灌溉时机,水资源优化配置和水利工程规划可提供重要参考。