松嫩平原西部典型农田需水规律研究

采用联合国粮农组织最新推荐的模型方法(FAO56),利用近10年的日气象资料对松嫩平原西部玉米、大豆、高粱等作物近10年的农田逐日需水量进行了系统研究。得出了本区不同作物的需水规律,并根据当地的有效降雨量,获得了不同作物不同时段的水分亏缺规律,为节水灌溉和提高作物产量提供科学依据。     

卫宁平原包气带水分运移特征研究

降雨、灌溉入渗和潜水蒸发在卫宁平原地下水循环中有重要的作用。为了准确评价卫宁平原地下水垂向入渗补给量和蒸发量，通过设立中卫、中宁两个包气带原位试验点，观测期为2013年6月~2013年11月和2014年4月~2014年10月，获取了两个试验点不同埋深处的土壤水负压、温度、岩性及水分运移参数，并采用定位通量法计算试验点的地表蒸散发、入渗量和潜水面蒸发、入渗量。结果显示：在包气带岩性相同、灌溉期相同（7~10月）、总灌溉量相近条件下，作物的灌溉模式决定了灌溉对潜水的补给强度：玉米少次大量（150 mm·次^-1）灌溉对潜水的补给量为373.65 mm，远远大于茄子多次小量（50 mm·次^-1）的灌溉模式下的152.3 mm；而在包气带岩性相同、种植作物相同、灌溉模式不变的前提下，同时期潜水面净补给强度相近：中宁试验点2013年7~10月份潜水面净通量为32.88 mm，2014年同期为57.42 mm。在降雨情况或灌溉量较小（50 mm）的情况下，植被的生长会阻碍水分在包气带中的下渗；在灌溉量较大（100 mm和150 mm）的情况下，植被的生长会促进包气带水分的下渗。     

1967-2017年甘肃省小麦需水量和缺水量时空特征

基于甘肃省28个气象站点1967—2017年的逐日气象数据，采用Penman-Monteith 公式和作物系数计算了小麦的需水量，结合美国农业部土壤保持局推荐的方法计算了有效降水量，进一步得出小麦缺水量，并分析了小麦需水量与缺水量的变化趋势和空间分布特征，探讨了小麦需水量影响因子重要程度。结果表明：1967—2017年甘肃省春、冬小麦全生育期的年平均需水量分别为517.03 mm和436.70 mm，年平均缺水量分别为468.24 mm和301.54 mm；在时间上，51 a来春小麦种植区内的需水量与缺水量整体上无明显的趋势变化，而冬小麦种植区内的需水量与缺水量整体上呈明显上升趋势；在空间上，春小麦种植区内需水量和缺水量大致由西北向东南递减，冬小麦种植区内的需水量和缺水量大致由西向东递减。甘肃省小麦生育期内日照时数和日平均气温是影响小麦需水量的主要因素。     

淮河流域蚌埠闸以上地区夏玉米生育阶段水分供需时空变化特征研究

作物水分供需量是进行科学合理灌溉的重要参考依据,水分供需不平衡也是引起农业旱涝的根本原因。基于淮河流域蚌埠闸以上地区及周边1961—2015年共91个气象站点的日尺度气象数据,借助有效利用系数法计算夏玉米有效降水量,采用联合国粮食及农业组织（FAO）建议的Penman-Monteith（P-M）公式和作物系数法计算需水量,分析夏玉米水分供需时空变化特征,并探讨典型站点夏玉米生育期内水分盈亏状况。结果表明：① 近55a来,研究区夏玉米全生育期和各生育阶段有效降水量呈南高北低的分布特征,各站点趋势变化不明显;② 夏玉米全生育期和各生育阶段需水量大致呈南低北高的纬向分布,全生育期和各生育阶段呈显著减少趋势,只少数站点未通过显著性检验;③ 夏玉米全生育期和各生育阶段缺水量大致呈纬向分布特征,全生育期和播种-出苗期呈显著减少趋势,其余生育阶段趋势变化不明显。     

艾比湖流域植被生态需水量

基于遥感数据,通过SEBAL模型估算蒸散量,计算艾比湖流域不同植被类型下植被生长季（59月）的生态需水量。结果表明：研究区植被主要为牧草地、灌木林地、耕地、乔木林地,面积分别为13 944km²（50%）、8 071km²（29%）、5 022km²（18%）、566km²（2%）。SEBAL模型估算的日蒸散量7月最大,为4.36mm。5、6、8、9月日蒸散量分别为4.26、4.07、4.24、4.15mm。SEBAL模型估算结果整体相对误差在10%以内,在允许范围内。20002015年生长季植被生态需水量整体上呈现出增加-减少-增加的变化趋势,2000、2005、2010、2015年分别为151.003×10⁸、149.611×10⁸、144.431×10⁸、136.374×10⁸m³。各植被类型下的生态需水量相比,牧草地 > 灌木林地 > 耕地 > 乔木林地,牧草地约占总生态需水量的53%～55%,而灌木林地、耕地的生态需水量分别占21%～25%、19%～20%,乔木林地的生态需水量所占比例最小,仅为2%～3%。     

人工牧草需水量的模拟计算及其有效性检验

 较高精度的模拟计算作物需水量对制定节水高效灌溉制度、灌溉排水规划和水资源合理配置至关重要。目前模拟计算作物需水量的主要方法有FAO-56双作物系数法、双涌源能量守恒模型、根系层水量平衡模型和SWAP模型。任何方法计算的作物需水量用于生产实践时,都应进行模拟结果的有效性检验。基于灌溉试验数据,应用联合国粮农组织推荐的FAO-56双作物系数法模拟计算了人工牧草——披碱草、冰草的需水量。并采用拟合相关图法、回归分析法和残差估计误差指示法对需水量模拟值进行了有效性检验。拟合相关图法给出统计相关趋势,属定性检验; 回归分析法和残差估计误差指示法给出了模拟值与实测值间的拟合优度和残差估计误差的范围,属定量检验。这种定性定量相结合的方法客观的检验了需水量模拟值与实测值的一致性,经有效性检验后的需水量模拟值可用于生产实践。     

中国粮食生产的综合影响因素分析

采用模型模拟的方式, 根据中国社会发展规划, 将未来社会经济发展情景与区域气候模型、水资源模型和作物模型相连接, 综合评估和分析未来中国的粮食生产状况, 以期为宏观决策提供科学参考。结果表明, ①气候变化将影响未来三大作物单产, 如果不考虑 CO₂ 肥效作用, 未来雨养作物单产将受到更大冲击; 当灌溉条件保障后, 水稻受到冲击更大, 单产降低最多, 尤其是 A2 情景。如果考虑 CO₂ 肥效作用, 未来玉米平均单产变化不大, 小麦单产明显增加, 尤其是雨养小麦, 水稻单产也有所增加。②未来气候变化、水资源、社会经济发展将影响中国三大作物的需水量和农业供水量, 导致水稻、灌溉玉米和小麦的播种面积下降, 而雨养小麦和玉米的播种面积上升。③未来气候变化、 CO₂ 肥效、水资源和土地利用变化对粮食生产的影响较为复杂, 依情景和时段的不同而不同。农业可用水资源对粮食总产的影响最不利, 致使三大作物粮食总产量明显降低, 成为未来粮食生产的主要限制因素, 尤其是水稻生产; 土地利用对总产的负面影响最小; 气候变化和 CO₂ 的相互作用可使总量少许增加。未来各情景下水稻受到冲击最大, 而小麦和玉米则表现为不同程度的增产。     

中部地区粮食生产比较优势分析与基地建设

中部地区是中国重要的粮食主产基地,在分析中部地区粮食生产规模优势、效率优势、综合比较优势和集中度的基础上,进一步探讨了中部地区粮食生产基地建设对策。结论如下:① 1978 年以来,中部地区水稻和小麦具有稳定的比较优势,而玉米和大豆没有比较优势。其中水稻生产的综合优势指数均在1.10 以上;小麦综合优势表现为稳中有升,从1978 年为1.00 上升到2012 年为1.16;玉米的综合优势指数小于0.80;大豆的综合优势呈现下降趋势,从1978 年为0.90 下降到2012 年为0.80。② 整体从横向来看,水稻、小麦、玉米、大豆四大粮食作物的比较优势结构发生了变化。1978 年规模优势大小顺序为:水稻 > 大豆 > 小麦 > 玉米;效率优势为:小麦 > 水稻 > 玉米 > 大豆;综合优势为:水稻 > 小麦 > 大豆 > 玉米。2012 年规模优势为:水稻 > 小麦 > 大豆 > 玉米;效率优势为:小麦 > 水稻 > 大豆 > 玉米;综合优势为:小麦 > 水稻 > 大豆 > 玉米。③ 中国四大区域中的东部地区、西部地区和东北地区粮食生产的集中度均有波动,唯有中部地区的粮食集中度保持稳定上升,其粮食、水稻、小麦、玉米的集中度由1978 年的28.65%、38.13%、28.83%、16.16%分别上升到2012 年的30.08%、39.87%、42.40%、17.16%,2012 年中部地区粮食、水稻、小麦的集中度位于四大区域之首。④分析表明,中部地区粮食生产在全国的地位越来越重要,应采取各项措施促进中部地区粮食生产的稳定与增长。     

三工河流域农户灌溉效率及影响因素

通过三工河流域农户访谈和问卷调查,基于DEA方法,从作物类型和地域空间两方面评价了农户灌溉效率,利用Tobit 模型探讨了农户灌溉效率差异产生的影响因素及不同因素对灌溉效率的作用程度.研究结果显示：①不同作物类型的灌溉效率不同,平均灌溉效率的大小依次为棉花(0.95)>葡萄(0.89)>葵花(0.88)>打瓜葫芦(0.80)>玉米(0.78)>小麦(0.72).②不同地域空间的灌溉效率具有差异,同种作物的平均灌溉效率在兵团与地方间差异显著,兵团略大于地方;上、中、下游进行比较,上游与中下游作物平均灌溉效率差异显著,下游>中游>上游.③灌溉方式、作物类型、收入、灌水量、水价、灌溉管理、技术培训对灌溉效率影响显著.其中灌溉量与灌溉效率呈负相关;灌溉方式、灌溉管理规范程度、水价、技术培训、收入与灌溉效率呈正相关;灌溉效率随种植作物类型和区域不同存在显著变化.最后基于研究结果提出了提高灌溉效率的政策建议.     

渭河(陕西段)河道自净需水量研究

建立了河段自净最小需水量计算模型。为了使研究区段内的水质达标,该区段内的自净需水量应该是从区段内所有河段最小需水量中取其最大量。应用该方法分达标排污和现状排污对渭河(陕西段)河道自净需水量做了计算。结果分析表明:渭河河道自净需水量随年径流流量变化不大,自净缺水严重,主要出现在非汛期,达标排污较于现状排污,自净需水量大幅度下降,自净缺水主要出现在1,2,12三个月。     

塔里木上游地区稻田耗水试验(一)

灌溉试验是农田水利管理运用和科研工作中的一个重要组成部分,它是通过长期的观测、试验、研究来探索农作物的需水规律,以及各种农作物在不同土质、不同气候和不同农业措施下的最优灌溉制度和灌水方法等,力求达到省水、节能、增产的目的。因此,作物需水量是农田灌溉系统规划、设计和灌区管理所需的基本资料,也是灌溉试验的主要试验研究项目之一。作物的叶面蒸腾量与棵间蒸发量之和称为作物的需水量,也叫腾发量。对于水稻,稻田     

东辽河流域坡面系统生态需水研究

以东辽河流域累积46个测站52年的水文资料和1986年、1996年、2000年Landsat TM数字图像为源信息，在分析景观格局、流域降水和径流时空分布的基础上，探讨东辽河流域坡面系统生态需水的时空变化和平衡分区。东辽河流域坡面系统景观的优势度较强，斑块的形状较为规整，但分布较散，同时受到人灰活动的干预非常强。水文情势的空间分异明显。东辽河流域坡面系统全年平均生态需水量为504.72mm(324.08mm～618.89mm），5～9月份生态需水量占全年生态需水总量的88.29%，下游形成生态需水的高值区。坡面系统生态需水量的极端满足程度仅为90%，全年和生长季（5～9月）生态缺水区分别占了全流域总面积的60.47%和74.01%，从生态需水的缺水数量和缺水区域来看，缺水区域大的趋势尤为严峻，必需采取全流域用水的综合调配。     

基于MODIS NDVI的西辽河流域主要粮食作物时空分布格局

研究以西辽河流域为案例区,以MODIS遥感数据为基础,选取2000、2005和2010年时间点,利用NDVI时间序列信息,结合西辽河流域不同作物物候历,运用决策树提取模型,获取西辽河流域春玉米、春小麦和大豆等主要作物的空间分布信息,定量揭示了10年间西辽河流域主要粮食作物的时空分布特征。研究表明：（1）2010年西辽河流域主要粮食作物播种面积为11 965.08 km2,其中春玉米播种面积约占流域主要粮食作物的92.28%,集中在西辽河流域下游地区;春小麦播种面积占比3.14%,以西辽河流域中游面积最大;大豆播种面积占比4.58%,以西辽河上游流域面积最大。（2）2000-2005年西辽河流域主要粮食作物播种面积大幅增加,涨幅达29.77%,集中在西辽河流域下游地区。其中,春玉米播种面积增长38.99%,春小麦播种面积减少39.04%,大豆播种面积增长21.27%。（3）2005-2010年西辽河流域主要粮食作物播种面积增长缓慢,涨幅为5.18%,集中在西辽河流域下游地区。春玉米播种面积呈现增加趋势,春小麦呈现减少趋势,大豆呈减少趋势。     

干旱区不同土壤和作物灌溉量的无机碳淋溶特征实验研究

为探讨干旱区作物灌溉对盐碱土无机碳传输的影响,通过选择不同含盐量的土壤,即耕地土（F）、混合土（C）和原生荒漠土（D）,分别种植水稻（R）和棉花（C）,进行了一个生长季的淋溶实验,并定期收取且分析土壤淋溶液中的可溶性无机碳（DIC）含量。结果表明：（1）水稻处理无机碳的淋溶主要集中在秧苗分蘖期和幼穗发育期,而棉花处理则集中在花铃期和吐絮期;（2）不同含盐量土壤在同一灌溉量下,土壤含盐量越高,其淋溶过程得到的无机碳总量越大,最高约为8.4 g·m^-2·a^-1,最低仅约0.7 g·m^-2·a^-1;（3）同种土壤不同灌溉量,其水稻高于棉花,高出值范围为2.9～4.1 g·m^-2·a^-1;种植作物处理得到的无机碳总量均大于其相应对照处理的量（p＜0.05）。研究结果表明,土壤的盐含量及作物灌溉量对土壤无机碳淋溶有重要影响。     

冀西北坝上地区不同植被类型的生态需水量

为了了解冀西北坝上地区不同植被的生态需水量,为该地区的植被建设提供科学依据,采用实际观测数据及Irmak-Allen公式对张北坝上地区乔木林、灌丛和草地的生态需水量、生态缺水量进行了研究。研究结果表明,冀西北坝上地区3种植被生长季的实际蒸散量由高到低为乔木林、灌丛和草地,分别为401.81 mm、358.78 mm和346.02 mm。生长季乔木林、灌丛和草地的最小生态需水量分别为243.96mm、218.35mm和211.36mm,适宜生态需水量分别为472.99mm、423.34mm和409.77 mm,适宜生态缺水量分别为198.56 mm、148.91 mm和135.34 mm。植被生态缺水量具有明显的季节性,5、6月份缺水量最大,7-10月份较低,甚至还有盈余,5、6月份进行人为补水将有助于缓解植被的干旱胁迫。冀西北坝上地区的降雨量能够满足乔木林最小生态需水量的要求,但与适宜生态需水量差距较大,不足以使乔木林维持良好的生长状态,这是导致坝上地区杨树防护林退化的主要原因。     

玉米净作和间作植株间光强的时空分布(英文)

作物多样性种植能够有效减少病虫危害,显著增加产量,但其中的机理尚不清楚。太阳辐射是最重要的影响因子之一。本试验研究了玉米净作(A)及玉米/大豆2:2(B,2行玉米2行大豆)和2:4(C,2行玉米4行大豆)两种间作模式下,玉米冠层内太阳辐射强度的时空变化。研究结果表明,多样性种植可在不同高度上对玉米植株间的受光强度和受光时间产生明显影响。在玉米穗期,相比净作,在30cm高度上,B和C模式下光强都超过了2倍,在70cm高度上,光强超过10倍。花粒期,在110、160和210cm位置上,相比净作,B和C模式下光强分别提高了5倍、2倍和12%,而且随着测量高度的下降,间作模式下光强下降较为缓慢。从第7–18叶,相比净作,各叶位间作模式下光强平均增加2倍,而且日有效辐射时间平均提高了5小时。此外,玉米的一些生物学性状,如千粒重、每株产量和穗位叶叶面积等也表现出间作B和C模式都显著高于净作。因此,间作提高了玉米的受光强度和有效辐射时间,是改善玉米生物学性状的重要因子。     

作物生产潜力变化的区域差异——以陕西省为例

作物生产潜力变化具有明显的区域差异性，亟需针对不同地理单元实施有效应对措施和调控策略。选择陕西省三大地理单元（陕北高原、关中盆地和秦巴山区）为研究对象，运用全球生态区模型（GAEZ）分析了陕西省不同地理单元作物生产潜力变化趋势，探讨了不同作物生产潜力变化的区域差异，辨识出影响不同作物生产潜力变化的主要因素，结果显示：（1） 1980—2015年间，陕西省玉米生产潜力总量增加了150.55×10⁴ t，小麦生产潜力总量则下降了402.69×10⁴ t。（2） 关中盆地的玉米和小麦生产潜力皆最大，陕北高原次之，秦巴山区的玉米和小麦生产潜力皆最小；陕北高原和秦巴山区的玉米生产潜力皆表现出先增加后减小再增加的变化趋势，关中盆地的玉米生产潜力则先减小后增加再减小；关中盆地和秦巴山区的小麦生产潜力都呈下降趋势，陕北高原的小麦生产潜力则有所提高。（3） 土地利用变化呈现减产效应，这一效应在关中盆地尤为显著，其次为陕北高原；气候变化导致玉米生产潜力增加，使小麦生产潜力下降；气候变化对不同地理单元的影响也不相同，在陕北高原表现为增产效应，在关中盆地和秦巴山区则为减产效应。（4） 在陕北高原，气候变化的增产效应是玉米和小麦生产潜力提高的主要原因，气候变化对玉米生产潜力的影响大于对小麦的影响，耕地向草地、林地和建设用地的转化是降低作物生产潜力最主要的土地利用变化因素；在关中盆地，作物生产潜力的变化主要是受气候变化的影响，小麦受气候变化的影响较玉米为大，以建设用地占用耕地为特征的土地利用变化对玉米生产潜力的影响大于对小麦的影响；在秦巴山区，土地利用变化是玉米生产潜力变化的主要原因，而小麦生产潜力的变化主要受气候变化影响。     

园林水景生态环境需水量的研究

基于生态环境需水量的研究方法,探讨了园林水景生态环境需水量的计算方法,将生态环境需水量引入到园林水景设计中,采取定性与定量相结合的方法,对园林水景的生态环境需水量进行研究。指出了水景中生态环境需水量的影响要素,并展开了对水景需水量的计算方法研究,以实现最小生态环境需水量,为园林水景设计者提供了科学的参考依据和方法。以朝阳公园水景为例,在不考虑公共用地取水量时,朝阳公园最大生态环境需水量为193.71万m³,中等需水量为189.81万m³,最小生态环境需水量为178.11万m³。如果朝阳公园公共用地取水来源于公园中的水体,最大需水量为404.99万m³,中等需水量为401.09万m³,最小需水量为389.39万m³。     

北京平原造林工程对生态需水量的影响研究

水资源节约高效利用是城市经济高效发展的保障.该文基于气象、土地利用及Landsat TM/ETM+遥感数据,采用Penman-Monteith方法,考虑新造林区植被覆盖度,结合GEE云平台和GIS技术,评估2010年和2018年北京平原新造林区造林前后各植被类型的生态需水定额和需水量,并分析平原造林工程对生态需水量的影响.结果表明:退耕还林是平原造林的主要方式,约占新造林区面积的78.51％;林地各月份的需水定额低于耕地,春季尤为明显,说明植树造林极大减轻了农业灌溉用水压力;新造林区2018年最小生态需水量比2010年减少8884万m3(减少47.22％),适宜生态需水量增加4382.6万m3(增加22.34％);以2018年气象条件为基准,由土地利用变化导致的新造林区最小生态需水量减少11676.4万m3(减少54.05％),适宜生态需水量仅增加1496万m3(增加6.65％).降水可满足林地基本生长需求,无须充分灌溉,因此北京平原区造林工程缓解了需水压力.     

近50多年来澜沧江流域农业灌溉需水的时空变化

利用澜沧江流域云南境内8 个气象站1950s-2007 年的逐月气象数据,现状作物种植、农业耕作、田间水分管理等资料,应用Mann-Kendall 法和R/S 分析法,探索50 多年来流域区的干湿变化、农业灌溉定额转折变化趋势及分布规律。结果表明：年、季平均温度普遍地显著升高,降水量干季增加、湿季减少;大部分地区的参照作物腾发量ET0在年度及干、湿季都呈增加趋势,仅在流域中段大理、剑川、耿马的部分时段为减少,干湿指数大多数地区都是降低;水稻及农业综合灌溉需水定额从流域上游到下游逐渐呈减少、增-减并存到增加的趋势。气象因子、ET0、干湿指数、水稻灌溉及农业综合灌溉定额发生转折变异现象都集中在澜沧江中下段的耿马、思茅、景洪、勐腊等地,且时间系列的转折变异点在1960s-1990s 的各个时期均有出现。水稻灌溉定额随纬度方向变化的相关系数为0.513,随海拔高程变化为0.610,最高值出现在维西,最低值为勐腊;农业综合灌溉定额受作物种植结构和水稻种植面积的影响较大,二者相关系数达到0.826,但其与纬度、海拔的变化规律不明显,最高值在大理,最低值在维西。灌溉定额在小范围内的多样性变化,表明在纵向岭谷特殊环境对地表水汽输送、气温和气流场分布等的“通道-阻隔”作用下,澜沧江河谷农业灌溉需水量时空变化的复杂性。