河北省主要作物全生育期有效降雨量及需水规律研究

发布时间：2020-06-30 06:48

【摘要】：对各地区有效降雨量及作物需水规律进行不同生育阶段长时间序列的研究分析是农业灌溉水资源优化配置、提高农业灌溉效率的重要依据。河北省是农业大省,也是我国农业取用水量较大的地区之一。具有降水分布不均、农业灌溉用水量远高于其他行业用水等特点,在水资源相对短缺的形势下,农业灌溉水源多来自地下水。据统计,河北省地下水年超采量为50亿m~3,超采率高达23%。长期超采地下水进行农业灌溉,不仅对区域内水资源及水环境的安全造成了严重的威胁,同时也造成了地面下沉、裂缝和坍塌的危险,对人类生命及财产安全造成极大的威胁。因此,明确河北省作物有效降雨量及作物需水规律,对水资源合理开发利用、提高农业水资源利用率的具有一定现实意义。本文基于河北省13个国家标准气象站点近60年的逐日气象数据、土壤数据及雨量数据,选取河北省种植面积较大的冬小麦、夏玉米和棉花三种主要作物,根据当期农业部门对不同年份不同作物生育阶段具体时间的统计,借助分段单值平均系数法计算,分别对近60年三种主要作物全生育期内逐日作物系数进行计算;通过联合国粮食组织(FAO)推荐的一系列作物需水规律计算方法,分别对河北省不同站点不同作物的需水量、缺水量及水分盈亏指数进行计算;最后,通过曼-肯德尔(M-K)法、Morlet小波分析法及普通克里金插值法分别对三种作物有效降雨量及需水规律的计算结果进行时间规律及空间分布规律分析。主要研究结果为:(1)河北省冬小麦种植区主要分布于除承德和张家口以外、长城以南地区,研究区内主要包括13个气象站点,全生育期包含初始生长期(9月中下旬-11月中下旬)、冻融期(11月下旬-12月上旬)、越冬期(12月上旬-3月下旬)、快速发育期(3月下旬-4月下旬)、生育中期(4月下旬-6月上旬月)及成熟期(6月上旬-6月下旬)6个生育阶段。作物系数值变化范围在[0.40,1.29]区间内。近60年,河北省冬小麦年均有效降雨量、需水量、缺水量均整体呈不显著下降趋势,且均存在40年左右的主周期。年际间平均有效降雨量为51.47mm,平均作物需水量为600.72mm,平均作物缺水量为594.26mm,水分盈亏指数呈不显著减少的变化趋势,平均值为-0.91。全生育期内有效降雨量和水分盈亏指数最大值均出现在邯郸,分别为64.27mm和-0.88,而需水量和缺水量最大值均出现在南宫,分别为711.32mm和661.59mm。不同生育期内有效降雨量及需水规律的空间分布有所差异。(2)河北省夏玉米种植区主要分布于廊坊以南地区,研究区以内主要包括8个气象站点,全生育期包含初始生长期(6月上中旬-7月上旬)、快速发育期(7月上旬-8月上旬)、生育中期(8月上旬-9月上旬)和成熟期(9月上旬-9月下旬)4个生育阶段。作物系数值变化范围在[0.49,1.24]区间内。近60年,河北省夏玉米年均有效降雨量、需水量及缺水量均呈显著性下降的趋势变化,且均存在40年左右的主周期。年际间平均有效降雨量为90.39mm,平均作物需水量为345.96mm,平均缺水量为255.56mm,年际间水分盈亏指数呈不显著减少的变化趋势,平均值为-0.74。全生育期内有效降雨量最大值出现在邯郸(105.52mm),需水量最大值出现在黄骅(375.02mm),缺水量最大值出现在黄骅(282.26mm),水分盈亏指数最大值出现在邯郸(-0.66)。不同生育期内有效降雨量及需水规律的空间分布有所差异。(3)河北省棉花种植区主要分布于除张家口、承德及秦皇岛以外地区,研究区主包括11个气象站点,全生育期包含初始生长期(4月下旬-5月下旬)、快速发育期(5月下旬-6月下旬或7月上旬)、生育中期(6月下旬或7月上旬-8月中下旬)和成熟期(8月中下旬-9月中下旬)。作物系数值变化范围在[0.30,1.29]区间内。近60年,河北省棉花年均有效降雨量、需水量及缺水量均呈显著性下降的趋势变化,且均存在40年左右的主周期。年际间平均有效降雨量为117.82mm,平均作物需水量为575.71mm,平均作物缺水量为457.89mm。年际间水分盈亏指数呈不显著性减少趋势变化,平均值为-0.79。全生育期内邯郸的有效降雨量最大,需水量和缺水量最大的均为黄骅,分别为618.10mm和496.57mm,水分盈亏指数最大值出现在邯郸,为-0.79。不同生育期内有效降雨量及需水规律的空间分布有所差异。
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S161.6;S27
【图文】：

技术路线图

点分布,气象站,气象数据,雨量站

辽宁师范大学硕士学位论文及处理河北省 13 个气象站点近 60 年的气象数据、13 个气 13 个气象站点所对应地区的雨量站近 60 年的雨量数平台（http://data.cma.cn/）提供的逐日数据集，主要包日平均相对湿度、日平均风速、20-20 时降水量、日温、日平均气压等。剔除缺失年份气象数据后，根据说明对气象数据进行修正，得到可利用的基础气象资数据库（http://gis.soil.csdb.cn/）13 个气象站台所对应壤的田间持水量、蒸发层土壤的凋萎点含水率、蒸发雨量数据来源于各个气象站台所对应地区的雨量站给点分布情况如图 2.1 所示。

【引证文献】