华北平原粮食作物需水量对气候变化的响应特征

2018-11-26 03:12:18汪明霞
江西农业 2018年19期
关键词:广利三义华北平原

汪明霞

(黄河水利职业技术学院,河南开封 475003)

在我国,华北平原作为我国主要粮食生产基地,粮食产量占据全国产量的10.73%,在粮食生产过程中,对水资源的需求非常大,据统计,华北平原农田灌溉总量每年平均能达到261.3亿m3/a,地下水供应量高达60%[1]。

1 华北平原的简单概况和数据来源

1.1 华北平原的简单概况 华北平原是我国主要产粮基地,以冬小麦、夏玉米一季两轮为主要种植方式,粮食年产量越5 700万t/a,在农田灌溉时,灌溉用水主要以地下水为主[2]。华北平原的主要水系是海滦河水系、黄河中下游水系。本次采用的数据主要来源于气象局监控数据,随机选择了三义寨、大功、广利灌区近20年的数据进行计算,尽可能地保证计算数据能代表华北平原整个区域。

1.2 粮食作物需水量对气候变化响应特征的研究方法 采用联合国FAO研发的彭曼公式的EToCalculatorV32软件,对粮食作物需水量ET0进行计算[3]。在计算过程中,空气湿度(%)、风速(m/s)、日照时间和辐射强度等均可直接利用自带软件计算,并进行统计评价,计算数值的准确性有保障。

WR表示粮食作物的需水量(mm),ET0表示参照作物的需水量(mm),KC表示作物的需水系数。IR表示粮食灌溉的需水量(mm),Pe表示作物生育期间的降水量(mm)。

在粮食生长期间,降水量与时间段有关,若以旬为时段进行计算,利用以下公式能够保障计算的精度。

其中,P表示农作物在剩余期间内的降雨量(mm)。

采用以下公式,能够计算作物的自然缺水率。

其中,Wa表示粮食作物的自然缺水率。

2 粮食需水量对气候变化响应特征的结果分析

在天气发生器(NCC/GU-WG)生成现状的条件下,本次研究中三个灌区的逐日最高气温、逐日最低气温、逐日降水量可直接由统计软件得出。由相关软件分析得出,三义寨、大功、广利灌区三个地区逐日最高温的系数为0.874 6、0.862 8、0.867 3,逐日最低温的系数为0.916 2、0.902 3、0.904 7,数据显示,所应用的统计软件可信度较高。

利用上述公式计算三义寨、大功、广利灌区内粮食作物的需水量、灌溉需水量,分析发现,年作物需水量与年均最高气温关系较大,具体可见图1。由计算可知,在华北平原现状条件下,三义寨地区年最高气温增高1 ℃,则需水量会相应增长38.80 mm;大功灌区年最高气温增高1 ℃,则需水量会相应增长44.83 mm;广利灌区年最高气温增高1 ℃,则需水量会相应增长50.54 mm,三个区域需水量呈现出三义寨<大功<广利灌区的趋势,由三个地区的区域显示,需水量呈现出增大趋势。

图1 年均最高气温与作物年均需水量间的关系图

之后,相关人员在RCP4.5气候下,再次对三个区域的需水量展开测量,结果显示,当每年最高气温增高1 ℃时,三义寨灌区的需水量会相应增长29.12 mm,大功灌区的需水量会相应增长44.24 mm,广利灌区的需水量会相应增长39.59 mm,三个区域需水量呈现出三义寨<广利灌区<大功的趋势。由此可见,气候变化的情况下,粮食作物的需水量也相应变化。通过计算,最终结果显示,在华北平原地带,年均气温每升高1 ℃,则农作物的需水量平均增大38.8 mm。

3 结论

由上文可知,粮食作物需水量与当地年均最高气温息息相关,现状气候条件下,年最高气温每升高1 ℃,则三义寨灌区粮食作物的需水量增长了38.80 mm,大功灌区增长44.83 mm,广利灌区增长了50.54 mm;在RCP4.5气候条件下,年最高气温每升高1 ℃,作物三义寨灌区粮食作物的需水量增长了29.12 mm,大功灌区增长了44.24 mm,广利灌区增长了39.59 mm。

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