我国主要旱地作物水分供需状况分析及改善对策

建立了一个农田水分计算和评价模型,并利用1961～2000年月平均气候和有关作物资料,计算分析了我国5种主要旱地作物(春小麦、冬小麦、春玉米、夏玉米和棉花)的理论需水量及其时空分布,利用水分订正系数为指标评价作物需水量的满足程度.结果表明,气候条件对不同作物生产影响不同,比如小麦生育期内普遍严重缺水,玉米生育期水分供应比较充足,但在山西、陕西等地,夏玉米的播种期、出苗期及拔节期(6～8月)也存在明显的水分亏缺现象.作者针对我国北方农田干旱严重、水分供需很不平衡的情况,提出了相应的改善建议.     

安徽省冬小麦水分盈亏特征及其对产量的影响

利用安徽省1971—2010年的气象资料和冬小麦产量资料,采用水分盈亏指数分析了安徽省冬小麦全生育期和关键期（孕穗至乳熟期）水分盈亏的时空变化特征,以及旱涝对产量的影响。结果表明：冬小麦全生育期和关键期水分盈亏指数基本呈纬向分布,合肥以北水分亏缺明显,江淮南部及其以南地区水分供应基本充足,越往南水分盈余程度越大,总体来看缺水程度关键期大于全生育期;近40年冬小麦水分盈亏指数的时间变化趋势不明显,但年际波动大,旱涝灾害风险增加。干旱主要发生在沿淮淮北地区,涝渍在江淮及其以南地区发生频率较高,典型旱涝年平均减产率分别为4.2%和12.4%;造成冬小麦减产10%的中度旱灾风险北部大于南部,中度涝灾风险南部大于北部。南部涝渍风险和造成的产量损失明显大于北部的干旱,水分偏多的南部地区要尽量减少冬小麦的种植。     

鲁中地区冬小麦水分盈亏及灌溉需水量的时空变化特征

利用1980—2014年鲁中地区气象资料和冬小麦生育期资料,采用Penman-Monteith模型和单作物系数计算冬小麦各生育阶段需水量,利用美国农业土壤保持局推荐方法计算有效降水量、水分盈亏指数(CWSDI)和灌溉需水量,对冬小麦不同生育阶段的需水量、有效降水量、水分盈亏指数及灌溉需水量时空变化进行分析。结果表明:近35 a来,鲁中平原地区冬小麦全生育期需水量呈弱的减少趋势,山区呈增加趋势;拔节—乳熟期是需水量最大的阶段,呈减少趋势,强度中心在中部地区。有效降水量全生育期呈减少趋势,拔节—乳熟期呈增加趋势,强度中心在中部地区;除平原地区的越冬期外,其它生育阶段有效降水量呈减少趋势。CWSDI全生育期呈减少趋势,乳熟—成熟期减少幅度最大,自中部向南北两边递减。为满足冬小麦需水要求,全生育期平均灌溉需水量515 mm,呈上升趋势,强度中心在西部地区,拔节—乳熟期是灌溉需水量最大的阶段,呈减少趋势,返青—拔节期是增加趋势最明显的阶段。     

麦田耗水与小麦生长发育及产量的关系

本文根据1983—1984年和1984—1985年两年人工控制水份条件下的冬小麦农田水分试验资料，分析了农田耗水量与小麦生长特性、生理性状和产量的关系，得出了冬小麦拔节到成熟期的最佳水份指标和最佳产量。另外，讨论了水分利用效益问题。     

河南省冬小麦灌溉需水量及年型特征

本文以麦田水分平衡为基础,系统分析了冬小麦需水量、生育期降水量和底墒水储藏量3个分量的变化及其对冬小麦灌溉需水量的影响.不同气候年型冬小麦生育期降水量和前一年夏季降水量对冬小麦灌溉需水量有很大的影响.分析结果表明,河南省冬小麦灌溉需水量等值线基本上呈纬向分布,自南向北逐渐增大.正常年零值线大体位于卢氏、嵩县、许昌、鄢陵、柘城至永城一线.在此线以北必须进行灌溉,其灌溉量愈向北愈大,从50-100 mm到 100-200 mm;零值线以南,不需要灌溉.丰水年零值线大约向北移动0.5～0.8个纬距,全省灌溉面积和灌溉量明显减小,零值线以北灌溉量约为50-150 mm;歉水年零值线南移,与正常年相比,大约向南移动1.0～1.5个纬距,灌溉面积和灌溉量明显增大,自零值线向北,灌溉量分别为50-100、100-200 和200 mm以上.     

黄土高原多沙粗沙区作物水分供需状况评价

采用最大可能蒸散、作物实际蒸散、水分盈亏、水分订正系数评价了黄土高原多沙粗沙区主要作物(春小麦、冬小麦、春玉米、夏玉米和棉花)和草地生长季水分供需状况,结果表明,需水量:冬小麦>棉花>春玉米>春小麦>夏玉米;水分订正系数:春玉米>夏玉米>棉花>春小麦>冬小麦。草地需水量为350～450mm,水分订正系数0.95以上,水分供需矛盾小,实施退耕还牧无论对缓解水资源短缺,还是改善生态环境,在黄土高原多沙粗沙区都是十分有效的措施。     

旱作农田秋播决策水分指标初探

以旱作冬小麦农田水分平衡实验为基础，分析了旱田适宜秋播和不适宜秋播的水分条件，并初步归纳了一组简便实用的秋播决策水分指标，经实践和历史资料验证，效果较好。     

承德春玉米需水量变化及其与气象因子的关系

利用1961—2009年气象资料和发育期资料,采用FAO的Penman-Monteith公式计算春玉米生育期内逐日需水量,研究承德春玉米需水量、水分盈亏的年内、年际变化规律,分析气象因子对春玉米需水量的影响。结果表明：承德春玉米生育期平均需水总量、水分盈亏分别为522.5 mm和69.4 mm。在生育期内,春玉米逐日需水量的变化规律表现为先缓慢增加后减小;春玉米需水量与气象因子密切相关。     

鲁西南大气降水与农田需水的供求状况及变化趋势

应用彭曼(Penman)法,并考虑对不同作物发育阶段的订正,估算了鲁西南地区的农田需水量。通过农田需水量与有效降水量差值分析,对二者的供求状况进行了评估。同时还分析了1961～2002年降水量和农田需水量的历史资料序列,发现二者都呈递减趋势,且递减的速度较为接近。     

陕西夏季不同区域层状云系水分转换研究

根据1980-1982年夏季（5—8月）陕西不同区域降水性层状云系15架次飞行探测资料．用层状云水分循环系数计算方案，对陕北、关中和陕南地区降水性层状云系的水分转换系数作了计算。讨论了3个区域降水性层状云系云水——雨水转化问题。初步得出，陕北、关中和陕南3个区域降水性层状云系平均水分转换系数分别为0．818、1．241和1．369。表明3个地区自然降水的发动和水分转换状况有着明显差异。自北向南呈递增趋势。     

亚热带东部丘陵山区作物气候生产力研究

本文根据1983年4月—1986年3月三年山区梯度观测资料，综合考虑山区光、热、水农业的气候资源匹配关系，建立不同山区、坡向、高度的作物气候生产力估算模式。模式中对山区温度、降水、日照等气象要素进行了修正。运用模式估算了不同山区、坡向、高度的水稻、玉米、冬小麦气候生产力。计算结果:亚热带东部丘陵山区单、双季稻、夏玉米气候生产力一般南坡大于北坡，西坡大于东坡；春玉米、冬小麦一般北坡大于南坡，东坡大于西坡。双季晚稻气候生产力大于双季早稻，夏玉米大于春玉米（神农架山区除外）。应该指出，目前高产典型水稻产量可达其气候生产力的60%以上，玉米和冬小麦仅达到30%—50%左右，表明山区农业气候资源可开发潜力很大。本文为合理开发山区气候资源、调整农业布局及提高单位面积产量提供了定量的科学依据。     

浙江省单季稻生长期降水量风险评估

单季稻是浙江省政策性农业保险的主要参保作物,研究单季稻生长期各级降水量的风险分布,可为水稻气象保险指数等险种设计提供技术基础。采用浙江省58个县市1971~2007年单季稻全生育期的降水量资料,基于信息扩散的风险评估模型,研究了浙江省单季稻生长期降水量在各级降水量下的超越概率,应用GIS技术绘制风险图,评估各地单季稻面临的旱涝风险;并研究了各量级降水量风险值与单季稻成灾年平均减产率的关系。结果表明：单季稻生长期降水量严重短缺的风险高值区,主要为沿海岛屿以及浙北的嘉兴地区,其次是金衢盆地;降水量严重过剩风险高值区主要位于浙江东南沿海地区;浙江省单季稻减产与其生长期间缺水的关系不是很大,大部地区可以通过灌溉获得丰收,但减产与单季稻生长期间降水过多相关显著。     

华北冬小麦-夏玉米两熟区干旱特征分析

研究华北冬小麦一夏玉米主要生长季的干旱时空特征,可为全球气候变暖背景下制定抗旱减灾对策提供理论依据。利用华北5省（市）64个气象台站1961-2010年逐日降水资料,以降水负距平或降水量表征的干旱指标,通过经验正交分解法提取了冬小麦、夏玉米全生育期和关键生长阶段的特征向量和时间系数,分析了干旱频率、站次比及干旱强度的变化特征,并通过构建冬小麦-夏玉米轮作期综合干旱指数,探讨了华北地区农业干旱的总体状况。结果表明：EOF分解的前4个模态提取了60％以上作物干旱的主要时空分布信息,冬小麦主要生长季收敛效果优于夏玉米;冬小麦全生育期、苗期及拔节-抽穗期干旱的高强度中心主要分布在冀中南、豫北及鲁西北地区,而灌浆-成熟期干旱则以豫东为中心;夏玉米全生育期干旱的高强度中心主要位于冀南和鲁北地区,初夏旱以冀北大部为高强度区,而卡脖旱以豫西和鲁南为高强度区。从时间系数和区域干旱强度及站次比的时间变化趋势看,冬小麦全生育期干旱、灌浆-成熟期干旱及夏玉米初夏旱、卡脖旱均表现为递减趋势,但未通过显著性检验,而冬小麦播种期、拔节-抽穗期干旱,以及夏玉米全生育期干旱为不显著的递增趋势。整个冬小麦-夏玉米轮作期干旱威胁较高的地区主要位于京津局部、冀中南、豫北和鲁北等地区。     

石家庄冬小麦需水量变化特征及气象影响因子

利用石家庄地区9个气象站1964—2012年的气象数据,以彭曼-蒙蒂斯(Penman-Monteith)公式以及作物系数修订公式为基础,计算了冬小麦各生育阶段的需水量;运用趋势分析、5年滑动平均、变异系数、Morlet小波分析、Pearson相关系数等方法分析了各生育阶段需水量的变化规律及影响因子。结果表明:石家庄地区冬小麦各生育阶段需水量总体呈下降趋势,1965—1987年,播种至越冬期、抽穗至成熟期以及全生育期下降趋势尤为明显,1988—2012年,返青至拔节期的需水量表现为显著上升趋势,其余生育阶段以及全生育期的需水量趋势变化不明显;近48年来,各生育阶段的需水量均存在4年以上的振荡周期;各生育阶段需水量的空间分布均由东北向西南递增,变化趋势由北向南递减;日照时数与冬小麦各生育阶段需水量呈最大正相关,相对湿度呈最大负相关。     

河南省气候变化对大豆生育期的影响研究

利用河南省林州市和泛区农业气象观测站1993—2013年及正阳县农业气象观测站1993—2008年的大豆生育期观测资料和同期气象观测资料,通过数理统计、标准化处理和通径分析等方法分析河南省气候变化对大豆生长发育的影响。研究表明:河南省大豆播种期有逐渐提前的趋势,全生育期日数和各生育期间隔日数有增加的趋势;从北到南,播种期、出苗期和开花期逐渐提前,成熟期有所延长;大豆生育期日数有延长的趋势,南部的趋势比北部的明显。从北到南,各生育期同期降水量增多的趋势逐渐明显,日照时数减少的趋势逐渐减弱,平均气温增长的趋势逐渐减弱。河南省北部地区日照时数和平均气温的变化对大豆生育期有较大的影响,中部地区降水量和平均气温的变化对大豆生育期有较大的影响,南部地区平均气温是主要影响因子。     

湖南省近54年冬季降水分区及趋势分析

基于湖南省89个气象站点1960—2013年的冬季降水观测数据,应用旋转经验正交函数（REOF）和层次聚类法（HCA）对湖南省冬季降水进行分区,并在分区的基础上,运用离散小波变换结合Mann-Kendall（MK）和Sequential MK（SQMK）的方法,讨论湖南省各分区冬季降水的变化趋势,并识别影响各自变化趋势的主周期分量。结果表明:（1）REOF的前3个旋转空间模态揭示湖南省冬季降水存在3个主要的异常敏感区:湘南、湘西北及湘中;（2）湖南省冬季降水在空间上可划分为5个一致性子区域:湘西北区（DJF1）、湘西-湘北区（DJF2）、湘西南-湘中区（DJF3）、湘南丘陵区（DJF4）和湘南山地区（DJF5）,且每一子区域从西南向东北呈带状展布;（3）近54年来,5个子区的冬季降水均表现出增加趋势但各区存在差异,其中,湘西南-湘中区、湘南丘陵区和湘南山地区均呈显著的上升趋势;（4）D₁分量是影响湖南省不同区域冬季降水变化趋势的最占优的周期分量,揭示湖南省的冬季降水变化趋势存在准2年的主周期。      

1961—2010年东北地区汛期极端降水的非均匀性特征

利用东北地区91站1961—2010年逐日降水资料,讨论东北地区汛期极端降水量的非均匀性分布特征。结果表明,东北地区极端降水量呈现由南向北逐渐减少的分布特征;极端降水主要集中出现在7月,东北地区中部极端降水出现相对比较分散,东北东部、北部、西部和南部出现比较集中;东北地区汛期纬度偏低地区极端降水量偏多,极端降水发生较晚,且较为集中,纬度偏高地区则反之。汛期极端降水量与集中度存在显著的负相关关系,即汛期极端降水量越多,极端降水越集中,特别是嫩江、松花江流域。     

有限供水对冬小麦根系生长发育的影响及其对底墒的利用特征

试验在中国气象局固城农业气象试验基地人工控制农田水分试验场进行。在底墒充足的条件下采用三种水分处理:I₁拔节期一次性供水75 mm; I₂返青期供水37.5 mm, 拔节期供水37.5 mm; I_CK生长季内无水分供应。生育期内遮去自然降水。试验结果表明, I₁处理由于有充足的底墒配合有限水分胁迫, 有助于减少冬小麦表土层 (0~30 cm) 的根生物量, 增加根系干物质向土壤深层分配, 挖掘深层土壤水分, 提高了土壤水供应量和有效底墒供水率.另外, I₁处理增加了需水关键期的有效蒸腾耗水比例, 提高了水分利用效率.虽然由于前期的水分胁迫降低了I₁处理总穗数, 但由于增加了籽粒数和籽粒重, 产量反而有所增加。