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        華北平原糧食作物需水量對(duì)氣候變化的響應(yīng)特征

        2018-11-26 03:12:18汪明霞
        江西農(nóng)業(yè) 2018年19期
        關(guān)鍵詞:廣利三義華北平原

        汪明霞

        (黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南開(kāi)封 475003)

        在我國(guó),華北平原作為我國(guó)主要糧食生產(chǎn)基地,糧食產(chǎn)量占據(jù)全國(guó)產(chǎn)量的10.73%,在糧食生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)水資源的需求非常大,據(jù)統(tǒng)計(jì),華北平原農(nóng)田灌溉總量每年平均能達(dá)到261.3億m3/a,地下水供應(yīng)量高達(dá)60%[1]。

        1 華北平原的簡(jiǎn)單概況和數(shù)據(jù)來(lái)源

        1.1 華北平原的簡(jiǎn)單概況 華北平原是我國(guó)主要產(chǎn)糧基地,以冬小麥、夏玉米一季兩輪為主要種植方式,糧食年產(chǎn)量越5 700萬(wàn)t/a,在農(nóng)田灌溉時(shí),灌溉用水主要以地下水為主[2]。華北平原的主要水系是海灤河水系、黃河中下游水系。本次采用的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于氣象局監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),隨機(jī)選擇了三義寨、大功、廣利灌區(qū)近20年的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,盡可能地保證計(jì)算數(shù)據(jù)能代表華北平原整個(gè)區(qū)域。

        1.2 糧食作物需水量對(duì)氣候變化響應(yīng)特征的研究方法 采用聯(lián)合國(guó)FAO研發(fā)的彭曼公式的EToCalculatorV32軟件,對(duì)糧食作物需水量ET0進(jìn)行計(jì)算[3]。在計(jì)算過(guò)程中,空氣濕度(%)、風(fēng)速(m/s)、日照時(shí)間和輻射強(qiáng)度等均可直接利用自帶軟件計(jì)算,并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià),計(jì)算數(shù)值的準(zhǔn)確性有保障。

        WR表示糧食作物的需水量(mm),ET0表示參照作物的需水量(mm),KC表示作物的需水系數(shù)。IR表示糧食灌溉的需水量(mm),Pe表示作物生育期間的降水量(mm)。

        在糧食生長(zhǎng)期間,降水量與時(shí)間段有關(guān),若以旬為時(shí)段進(jìn)行計(jì)算,利用以下公式能夠保障計(jì)算的精度。

        其中,P表示農(nóng)作物在剩余期間內(nèi)的降雨量(mm)。

        采用以下公式,能夠計(jì)算作物的自然缺水率。

        其中,Wa表示糧食作物的自然缺水率。

        2 糧食需水量對(duì)氣候變化響應(yīng)特征的結(jié)果分析

        在天氣發(fā)生器(NCC/GU-WG)生成現(xiàn)狀的條件下,本次研究中三個(gè)灌區(qū)的逐日最高氣溫、逐日最低氣溫、逐日降水量可直接由統(tǒng)計(jì)軟件得出。由相關(guān)軟件分析得出,三義寨、大功、廣利灌區(qū)三個(gè)地區(qū)逐日最高溫的系數(shù)為0.874 6、0.862 8、0.867 3,逐日最低溫的系數(shù)為0.916 2、0.902 3、0.904 7,數(shù)據(jù)顯示,所應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)軟件可信度較高。

        利用上述公式計(jì)算三義寨、大功、廣利灌區(qū)內(nèi)糧食作物的需水量、灌溉需水量,分析發(fā)現(xiàn),年作物需水量與年均最高氣溫關(guān)系較大,具體可見(jiàn)圖1。由計(jì)算可知,在華北平原現(xiàn)狀條件下,三義寨地區(qū)年最高氣溫增高1 ℃,則需水量會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)38.80 mm;大功灌區(qū)年最高氣溫增高1 ℃,則需水量會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)44.83 mm;廣利灌區(qū)年最高氣溫增高1 ℃,則需水量會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)50.54 mm,三個(gè)區(qū)域需水量呈現(xiàn)出三義寨<大功<廣利灌區(qū)的趨勢(shì),由三個(gè)地區(qū)的區(qū)域顯示,需水量呈現(xiàn)出增大趨勢(shì)。

        圖1 年均最高氣溫與作物年均需水量間的關(guān)系圖

        之后,相關(guān)人員在RCP4.5氣候下,再次對(duì)三個(gè)區(qū)域的需水量展開(kāi)測(cè)量,結(jié)果顯示,當(dāng)每年最高氣溫增高1 ℃時(shí),三義寨灌區(qū)的需水量會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)29.12 mm,大功灌區(qū)的需水量會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)44.24 mm,廣利灌區(qū)的需水量會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)39.59 mm,三個(gè)區(qū)域需水量呈現(xiàn)出三義寨<廣利灌區(qū)<大功的趨勢(shì)。由此可見(jiàn),氣候變化的情況下,糧食作物的需水量也相應(yīng)變化。通過(guò)計(jì)算,最終結(jié)果顯示,在華北平原地帶,年均氣溫每升高1 ℃,則農(nóng)作物的需水量平均增大38.8 mm。

        3 結(jié)論

        由上文可知,糧食作物需水量與當(dāng)?shù)啬昃罡邭鉁叵⑾⑾嚓P(guān),現(xiàn)狀氣候條件下,年最高氣溫每升高1 ℃,則三義寨灌區(qū)糧食作物的需水量增長(zhǎng)了38.80 mm,大功灌區(qū)增長(zhǎng)44.83 mm,廣利灌區(qū)增長(zhǎng)了50.54 mm;在RCP4.5氣候條件下,年最高氣溫每升高1 ℃,作物三義寨灌區(qū)糧食作物的需水量增長(zhǎng)了29.12 mm,大功灌區(qū)增長(zhǎng)了44.24 mm,廣利灌區(qū)增長(zhǎng)了39.59 mm。

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