西北旱区农业水土资源匹配格局研究

为了维持西北旱区水土资源开发平衡,提高农业水土资源利用效率和效益,改善生态环境,针对农业水土资源匹配的研究现状,重新探讨了水土资源匹配的概念,提出了水土资源匹配指数计算方法,并在分析西北旱区2010年水土资源现状的前提下,计算了西北旱区各地级市及全省(自治区)水土资源匹配情况。结果表明,整个西北旱区农业水土资源匹配指数由西北干旱气候核心区向东南方向呈逐渐减小趋势,即灌溉农业区的水土资源匹配指数比雨养农业区偏大。西北旱区各地级市水土资源匹配指数以新疆吐鲁番最大,为3.08,甘肃庆阳最小,为0.02;水土资源匹配指数以新疆自治区最大,为0.56,内蒙古自治区最小,为0.18。

黄淮海地区基于温度的ET_0计算方法比较及修正

参考作物需水量ET0预测是计算作物需水量和进行灌溉管理的主要依据。根据黄淮海地区7个气象站(北京、石家庄、安阳、郑州、孟津、驻马店和信阳)的42a长系列资料(包括最高最低气温、相对湿度、日照时数和风速),利用FAO56-PM公式对3种基于温度的ET0计算方法(Hargreaves、McCloud、Thornthwaite)进行比较分析,主要依据平均偏差、平均相对偏差、相关系数和t统计量4种指标分别对旬、月和年值序列的吻合程度做出评价。结果表明:Hargreaves与FAO56-PM吻合最好,其次为McCloud,吻合最差的为Thornthwaite,从而说明Hargreaves公式在类似地区运用的可行性;基于对Hargreaves公式进行修正,可使Hargreaves公式更适合黄淮海地区ET0的计算和预测。

河南地区不同年代不同季节参考作物蒸发蒸腾量研究

基于河南省1981-2010年17个气象站逐日气象资料,应用Penman-Monteith公式计算多年参考作物蒸发蒸腾量,并分析其多年平均及不同季节的时空变化趋势,同时应用多元回归分析法探讨参考作物蒸发蒸腾量主导影响因素。结果表明,1981—2010年河南省多年平均参考作物蒸发蒸腾量呈降低趋势,在912.4～1 151.2mm之间;冬季参考作物蒸发蒸腾量呈增加趋势,其他季节呈减少趋势,春季、夏季、秋季和冬季平均参考作物蒸发蒸腾量分别占年参考作物蒸发蒸腾量的31%、38%、19%和11%。空间上,20世纪80年代到21世纪00年代,豫东、豫南地区ET0逐年代变小,而豫北和豫西则呈现出由小变大,再由大变小。20世纪80年代、20世纪90年代、21世纪00年代豫东、豫南地区参考作物蒸发蒸腾量距平值分别在6.6～33、9.4～27、-46～10mm之间,而豫北和豫西地区参考作物蒸发蒸腾量在-63～19、22～55、-14～27mm之间。日照时数是参考作物蒸发蒸腾量的主导影响因素且与参考作物蒸发蒸腾量正相关,河南省1981—2010年日照时数显著降低。

农业水土资源潜力研究进展

水土资源是资源研究的重要领域。首先分别阐述了水资源潜力、土地资源潜力的内涵及研究现状,其次对水土资源潜力的特点、影响因素和研究现状进行了详细探讨,在此基础上,总结了水土资源潜力研究存在的问题及发展趋势。

作物蒸散不同时空尺度模型及尺度转换方法研究进展

为了通过比较经济的成本灵活获取不同尺度的蒸散量,回顾了作物蒸散研究的历史发展,重点评述了作物蒸散不同时空尺度模型及尺度转换方法研究现状,在此基础上,预测了作物蒸散的发展趋势:以精确的点尺度作物蒸散模型为基础,结合遥感数据、数字高程模型和GIS技术建立新颖的空间插值方法,从而实现作物蒸散的空间尺度转换;通过建立精确的基于遥感数据的作物系数模型,利用基于作物系数的时间尺度转换方法,实现作物蒸散时间尺度扩展;基于上述时空尺度转换方法,建立综合性的,面向业务化运行的系统作物蒸散模型。

作物系数小时尺度和日尺度关系研究

利用Penman-Monteith公式估算参考作物蒸散,研究了日尺度参考作物蒸散(ET0d)和日内小时尺度参考作物蒸散之和(ET0dh)的关系。结果表明,ET0d和ET0dh以及实际日尺度和日内小时尺度作物系数均显著线性相关;基于Penman-Monteith公式的日尺度和小时尺度参考作物蒸散估算方法可用于作物系数的作物蒸散时间尺度转换。

黄淮海地区Hargreaves公式主要参数的空间化处理

为了提高Hargreaves公式在不同地区的适用性和准确性,提高区域作物需水量的估算精度和罐区灌溉管理水平,该文基于黄淮海地区54个气象站1961-2012年的逐日气象资料,以最高温度、最低温度、大气顶太阳辐射为自变量,以Penman-Monteith公式计算的参考作物蒸发蒸腾量为因变量,对Hargreaves公式主要参数进行拟合,并采用普通克里格方法进行空间化处理。结果表明:黄淮海地区全年和夏季转换系数K变化趋势相同,均从西北向东南逐渐增大,春、秋、冬季变化趋势则相反;全年和夏季指数系数n变化趋势相同,均从黄淮海的东南向西北逐渐增加,春、秋、冬季则从东北向西南逐渐增加;温度偏移量Toff总体表现为从西南向东北逐渐增加。率定后的Hargreaves公式与P-M公式的相关指数,全年最大,为0.79,春秋次之,分别为0.70和0.71,冬季最小,为0.46,拟合后相应参数的标准误表明拟合值全年最准确,冬季最差。

基于温度的作物需水量估算方法

科学准确地估算作物需水量是灌溉预报和农业用水管理的基础,本文探索如何充分利用温度这一定量信息估算作物需水量,并对不同时间尺度的估算精度进行评判分析,以更好地服务于灌区的灌溉预报和水土资源管理.利用新乡市1970—2010年的气象数据对Hargreaves公式的3个基本参数和McClound公式的2个参数进行了订正;针对冬小麦生育期,筛选出Hargreaves公式作为参考作物需水量(ET0)的估算方法,然后结合基于温度的作物系数计算模型建立了基于温度的作物需水量计算模型,根据2011年10月—2012年5月新乡气象和灌溉试验资料对不同时间尺度(1、3、7 d)的ETc进行了预测和精度评估.结果表明:1、3、7 d ETc的预测值与实测值的相关系数分别达到0.883、0.933、0.959,一致性指数分别达到0.94、0.95、0.97,预测误差随时间尺度增大而减小,误差<1 mm·d-1的预报准确率均>80%,误差<2 mm·d-1的预报准确率均>90%,各时间尺度的预报精度都较高,可为灌区灌溉预报和农业用水管理提供较为可靠的数据支撑.

区域农业水土资源利用潜力估算方法——以河套灌区为例

基于目前农业水土资源潜力分别测算、相互割裂的实际情况,论文在限定农业水土资源匹配指数概念的基础上,综合考虑气候、种植结构和灌溉效率等的变化对区域需水的影响,提出了以水土资源匹配指数为核心的区域农业水土资源潜力估算方法,根据区域农业水土资源估算方法之需,构建了区域经济、社会、生态效益和水土资源匹配指数最优的多目标水土资源优化配置模型。以内蒙古河套灌区为例,选取2010年为现状年,估算了河套灌区2020、2030年RCP 8.5和RCP 4.5两种情景下的农业水土资源利用潜力,实现了河套灌区水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明2020和2030年RCP 8.5和RCP 4.5排放情景下,河套灌区整体的经济效益、生态效益和综合效益都有所增加,社会效益有增有减,水土资源利用潜力均为正值,单位面积上的利用潜力值依次分别为:0.18×104、0.04×104、0.51×104、0.10×104元/hm2;同时除了解放闸灌域,其他各灌域的农业水土资源利用潜力均为正值,在0.31×104~8.24×104元之间,单位综合效益相对2010年均有所提高。