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。     

土壤水资源评价的研究

在简述土壤水资源研究现状的基础上，以河北王瞳试验区为例，探讨土壤水资源的评价内容与方法。提出用土壤水资源年补给量、作物生长期土壤水资源可利用量等指标进行土壤水资源量的评价。结果表明：研究区冬小麦生长期土壤水资源可利用量约为330～415mm；夏玉米为460～580mm；棉花为630～680mm.特别干旱的1997年(降水量仅235.9mm)降水几乎不对地下水产生补给，不灌溉地区土壤水年补给量近似等于降水量减去作物截留；在裸地地区近似为降水量。     

河北省夏玉米水足迹时空演变特征及影响因子分析

为研究和分析河北省夏玉米水足迹变化规律，提高农业中水资源利用效率，基于水足迹理论和方法，选取河北省2002—2018年17个气象站点气象数据和相关农业数据，对河北省夏玉米水足迹时空演变规律和影响水足迹变化的因素进行研究。结果表明：研究期间，河北省夏玉米生产水足迹呈波动式下降，年平均值为759.03 m³/t;通过对比河北省夏玉米绿水足迹和蓝水足迹在枯水年2002年、平水年2003年和丰水年2013年空间演变特征，总体表现为研究年份绿水足迹值整体水平相当，蓝水足迹值差异较大；对选取的13个影响因子进行相关性分析后，得出蒸散量、有效灌溉面积与夏玉米生产水足迹呈显著正相关关系；夏玉米总产值与其呈显著负相关关系。研究成果对河北省农业水资源合理高效利用，优化夏玉米地域分布有参考价值。     

中昆仑山北坡降水量变化特征分析

中昆仑山北坡区域位于欧亚大陆腹地,降水稀少,降水量受到海拔的影响明显。通过收集区域内不同海拔高度21处降水量监测站点的资料,分析区域内降水量统计特性以及年内变化、年际变化、降水量与海拔高度关系等特征。结果表明:昆仑山北坡降水量年内分配不均匀、年际变化大,区域降水主要集中于5~8月份,年降水量变差系数在0.48~0.96之间;降水量中西部大于东部、山区大于平原区;区域降水量总体呈递增趋势,平均增长率为16.687 mm/10 a;降水垂直地带分布明显,年降水量随高程上升而增大,中昆仑山北坡海拔3 000 m以下区间高程与降水量关系密切,根据公式推算海拔高程每上升100 m降水量将增加12 mm。     

河北省地区50年来降水变化特征分析

利用河北省地区石家庄、张家口、承德、保定以及北京和天津6个典型气象站点1960年-2009年共50年的降水资料,运用Mann-Kendall秩相关检验法和Morlet小波变换等方法,分析了该地区近50年来降水变化特征。研究结果表明:①整体上河北省多年平均年降水在500mm以上(张家口站除外),降水集中在夏季,约占全年68%;②降水量的年际变化呈一定的减少趋势,但趋势性不明显,其中平原地区年降水量变化率相对较大;③从较大尺度来看,河北省平原区降水量存在约10年左右的周期,而山区存在15年左右的周期,且在未来的一段时间内,降水仍旧偏少;④河北省北部地区年降水量在20世纪70年代中后期和90年代中后期各发生过一次突变。     

中国区域土壤相对湿度与土壤体积含水量观测值间的转换

在缺少物理转换参数的情况下,采用回归分析的方法建立土壤相对湿度与土壤体积含水量的转换模型,并将中国区域土壤相对湿度观测资料转换成土壤体积含水量。结果表明:35个重合站点中33个站点同一时间的土壤体积含水量和土壤相对湿度观测值呈显著线性相关关系,整体平均相关系数为0.819 1。转换值与观测值的误差很小,绝大部分站点及土壤层间的平均相对误差(MRE)均在±5%以内,均方根误差(RMSE)均小于5.0。将1991—2013年中国区域土壤相对湿度观测资料转换为土壤体积含水量,使中国区域土壤体积含水量观测资料的时间范围由1981—1999年扩展为1981—2013年。     

河北省平原区农业开采地下水特点

河北省平原区地下水开采量的70%以上用于农业灌溉。平原区2003年以来积累了连续8年的地下水开采量监测资料,以此分析河北省平原区农业开采量特点,并探索建立枯季降水量与地下水开采量关系,作为地下水开采量统计资料可靠性分析基础,对实行最严格的水资源管理起到参考作用。     

柴达木盆地近55a降水量变化趋势的时空特征

根据柴达木盆地10个水文气象观测站点1956—2010年的逐月降水量资料,分析了柴达木盆地降水量变化趋势的时空特征,结果表明:柴达木盆地降水量主要经历了枯—枯—平—丰—平—丰的变化过程;柴达木盆地降水量上升趋势较显著,各站年降水量倾向率为1.26²5.50 mm/10 a;春、夏两季降水量的增加量大于秋、冬两季的,夏季降水量增加尤其明显;四季降水量占全年降水量的比例则是春季增大得较多,其他三季比例减小。     

ERA-interim再分析数据集在长江上游的适用性

针对长江上游地区ERA-interim再分析降水数据,结合流域内65个实测站点的降水数据,计算流域以及站点年降水量、多年平均降水量。利用降水偏差、偏差百分比、合格率等多种指标,分析ERA数据在长江上游地区的适用性并进行校正,以补充实测降水资料。结果表明:(1)ERA降水在年、春、夏、秋、冬的变化趋势与实测数据近乎相同,可直接采用折算系数整体校正ERA年降水数据;(2)流域内海拔高的观测站点ERA降水估计值与实测降水数据偏差明显增大,海拔低的观测站点ERA降水估计值与实测降水数据偏差相对较小,并且流域东南部的降水偏差整体小于流域西北部;(3)利用折算系数整体折算1979~2012年、夏、秋尺度各站点ERA插值降水数据,各站点拟合后年、夏、秋序列与实测降水偏差30%以内的站点合格率分别为98.46%,92.31%和70.77%。     

基于BP神经网络与多源数据河北省降水量空间分布预测研究

采用河北省范围内的78个标准气象站点的降水量数据,运用BP神经网络建立基于地形、海陆位置变量的降水量空间分布预测模型,进而提取河北省降水量空间分布特征。结果表明,河北省气象站点观测降水量介于394.06 mm～764.87 mm之间,符合正态分布;BP回归模型能够拟合协变量与观测降水量之间非线性关系,模型精度R²为0.61,MAE和RMSE依次为43.25 mm、67.16 mm;预测结果表明河北省降水量呈现南多北少、东多西少的趋势,降水中心位于唐山东南部。研究结果可为区域防护及水资源利用提供决策依据。     

基于SAPEI的河北省玉米生育期旱涝演变特征

为探究河北省玉米生育期旱涝演变特征,通过构建标准化前期降水蒸散指数(standardized antecedent precipitation evapotranspiration index,SAPEI)和利用气象站点逐日气象数据,对河北省1980—2020年玉米生育期内旱涝特征演变进行时空分析。结果显示：1980—2020年河北省SAPEI在玉米初始生长期、快速发育期、发育中期和成熟期4个生育阶段内波动变化区间为-1.0～1.5,且初始生长期波动呈上升趋势;SAPEI空间变化总体特征表现为初始生长期和快速发育期玉米生长气候湿润化趋势表现明显,生育中期和成熟期东部及南部气象站点表现为变旱趋势;玉米生育期内多年平均旱积指数Q_dl总体呈东南高西北低的格局分布,即西北部大于东南部;多年平均渍积指数Q_wl在21.07～37.85内变化,年均旱积与渍积指数的分布格局与河北省降水分布格局相呼应。研究结果可为河北省农业气象灾害风险评估和防灾减灾管理决策提供理论依据。     

不同施氮量对小麦、玉米产量和土壤养分分布的影响

在河北省中西部黄壁庄水库上游流域,通过田间试验,分析不同施氮量对该区小麦和玉米产量、氮肥偏生产力、农户纯收益和土壤中氮素累积的影响,以期为该区农业的施肥管理和防治农业非点源污染的技术策略提供科学依据。试验结果表明,中肥施氮水平,冬小麦产量和农户收益最高。不同施氮水平对夏玉米产量影响差异不显著。高肥水平,春玉米产量和农户收益最高。在冬小麦和夏玉米轮作农田,硝态氮在90cm土层出现累积。在春玉米农田,硝态氮在50cm土层出现累积。另外,随着施氮量的提高,100cm土体硝态氮储量在2010年和2011年间出现盈余。综合分析试验结果,在该区合理灌溉的前提下,冬小麦合理施氮量为225kg/hm2左右,夏玉米合理施氮量为180kg/hm2左右,春玉米合理施氮量为225kg/hm2左右。     

Simulation of maize drought degree in Xi'an City based on cusp catastrophe model

Drought generally has significant impacts on crops. It is essential to quantitatively evaluate the relationship between crop production and drought degree to provide technical support for drought disaster prevention. In this study, a drought degree index that can reflect the changes in precipitation, evapotranspiration, and soil moisture was developed on the basis of crop yield reduction rate. Four drought scenarios were set up to simulate the effects of meteorological drought on drought degree of crops at different growth stages. A cusp catastrophe model was constructed to analyze the mutation characteristics of the drought degree of maize at different growth stages under different meteorological drought conditions. Xi'an City in China was selected as the study area, and summer maize was selected as the research crop. Precipitation and crop yield data from 1951 to 2010 were used as the fundamental data to investigate drought degree mutation of summer maize. The results show that, under the meteorological drought conditions at the emergence-jointing stage, drought degree may change abruptly, and soil moisture content at the sowingemergence, jointing-tasseling, and tasseling-mature stages should be kept higher than 39%.     

地面灌灌水频率对土壤水与温度及春玉米生长的影响

针对华北地区降雨分布规律,以北京为典型试验区,在保证作物最优土壤水分下限和灌溉定额相同的条件下,研究了地面灌(水平格田灌)灌水频率对土壤水、热状况及春玉米根系分布和产量的影响.试验结果表明,在春玉米抽雄期以前实施的地面灌各处理中,高频灌溉下土壤平均含水率波动幅度较小,土壤水分能保持在一个比较稳定的范围;灌溉显著延迟气温对地温的影响,具有显著地平抑地温作用,地温受灌水过程、土壤含水率及作物冠层面积的影响较明显.灌水频率对春玉米根长密度在行间和行上的分布存在一定影响,高频灌溉能显著促进春玉米根系在上层土壤中的分布.此外,在人工灌溉和降雨相结合灌溉模式下,地面灌不同灌水频率下春玉米产量差异不显著,北京地区的春玉米地面灌水方法宜采用低频灌.     

山西省墒情预报经验模型初探

本文在实测墒情资料的基础上，根据区分建立了增墒和退墒经验模型。     

应用分布式水文模型优化黑龙港及运东平原农田灌溉制度Ⅱ：水分生产函数和优化灌溉制度

黑龙港及运东平原是河北省的主要农业区,同时也是华北平原的少雨中心,探讨适用于该地区冬小麦和夏玉米的水分生产函数类型,并应用于制定优化的灌溉制度,对于该区域节水农业的建设具有重要的现实意义。本文以经过参数率定与模拟验证的土壤水评价工具(SWAT)为手段,设置了1种充分灌溉处理和9种非充分灌溉情形,拟合得到冬小麦和夏玉米的水分生产函数,在此基础上,依据水分敏感系数(或指数)确定出灌溉的关键生育期,以不考虑氮磷胁迫的历史灌溉情景为基本情景,设置了3种优化灌溉方案。结果表明:在所确定的冬小麦和夏玉米灌溉的关键生育期,采用优化后的灌溉量,与基本情景相比,在保证冬小麦-夏玉米种植制度下的作物基本稳产(产量平均增加2.54%)的前提下,平均节省灌溉量23.55%,水分利用效率平均提高6.29%。总之,模拟得到的优化的灌溉制度对于该区域冬小麦-夏玉米轮作体系下的农田节水灌溉管理具有一定的参考价值。     

A Novel Method for Agricultural Drought Risk Assessment

Climate change, increased temperatures and imbalanced precipitation distributions will potentially increase the local drought risk in certain areas. Drought assessment can identify the hidden dangers of drought and provide a theoretical basis for disaster prevention and mitigation. In this paper, a new agricultural drought risk assessment method proposed from the perspective of grain yield. The first principal components of precipitation, temperature, humidity and soil moisture represent hazard factors. The sensitive yield, which represents the sensitivity, was separated from the grain yield using a regression method. Additionally, the trend component of the grain yield represents the adaptive capacity, and the crop planting area represents exposure. Based on these definitions, the concepts of unit drought risk and regional drought risk are proposed. Four cities in Heilongjiang Province, which has the highest grain yield of any province in China, were used as application examples, and the spatial and temporal variation in the agricultural drought risk were analyzed. Application example show that the method for evaluating agricultural drought presented in this paper is reasonable in a statistical sense. The process for calculating sensitivity and adaptability shows that this method is suitable for arid and semi-arid areas, where grain yield is sensitive to hazard factors, and areas where grain yield has a certain trend.

     

降水对土壤水资源的补给及其制约因素分析

阐述了土壤水资源的概念及其内涵,分析了降水对土壤水资源的补给。通过实验,对降水特性、土壤含水量、土壤特性、地下水位埋深、季节性和区域性因素进行了分析,给出了制约降水补给土壤水资源各因子的定量或定性结论,为农业生产中有效利用土壤水资源提供了科学依据。