变化环境下农业需水量演变趋势及驱动力.pdf
《变化环境下农业需水量演变趋势及驱动力.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《变化环境下农业需水量演变趋势及驱动力.pdf(7页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、排灌机械工程学报Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineeringdoi:103969jissn16748530201309017变化环境下农业需水量演变趋势及驱动力李萍,魏晓妹(西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌712100)第31卷V0131第9期No9李萍摘要:根据宝鸡峡灌区11个气象站近30 a的气象及近20 a种植面积资料,分析了气候及作物种植结构的变化特征,计算了作物需水量和农业需水量,研究了灌区农业需水量的演变趋势,并利用主成分回归分析法揭示了影响农业需水量变化的驱动因素结果表明:灌区气温呈显著上升趋势,相对
2、湿度和风速呈显著下降趋势,蒸发量和日照时数略有增多,降水量有所减少灌区农业种植结构变化较大,粮食作物与经济作物种植面积比例显著降低,由1991年的408减小为2010年的183;粮食作物与农作物总播种面积比例也呈下降趋势,由1991年的o46减小为2010年的o40灌区小麦、玉米、油菜、棉花等4种主要作物需水量呈递增趋势,其中油菜需水量递增速率最快,约为3558 mma;灌区农业需水量呈递减趋势,其递减速率为335 X 10。m3a影响农业需水量变化的主要驱动因素为种植面积、降水量和蒸发量降水量的减少和蒸发量的增多使得作物需水量明显增多,而农作物种植面积的减少,引起农业需水量的显著减少关键词:
3、农业需水量;气候变化;种植结构;主成分回归;驱动力中图分类号:$271文献标志码:A文章编号:16748530(2013)09082207李萍。魏晓妹变化环境下农业需水量演变趋势及驱动力J排灌机械工程学报,2013。31(9):822-828Evolutionary tendency of agriculture water requirement and itsdriving force under changing environment厶Pi增,Wei Xiaomei(College of Water Resources and Architectural Engineering,Nor
4、thwest A&F University,Yangling,ShaarLxi 712100,China)Abstract:According to the meteorological data of over 30 years at 1 1 weather stations and cultivatedarea information of 20 years in Baojixia Irrigation District,the variation characteristics of climate andcrop planting structure were analyzed,the
5、 crop and agriculture water requirements were calculated;then the evolutionary tendency of agriculture water requirement was investigated and the driving factorsthat affect the agriculture water requirement were disclosed by using principal component regressionmethodThe results showed that temperatu
6、re in the irrigation district rises significantly,but relativehumidity and wind speed reduce obviously,evaporation and sunshine hour increase somewhat,but pre-cipitation decreases to some extentAgricultural planting structure of the irrigation district changesgreatly,the ratio of food crop planting
7、area over economic crop planting areas decreases markedly,forinstance,it is diminished to 183 in 2010 from 408 in 1991The ratio of food crop planting area overtotal crop planting area decrease too,for example,it is reduced to 040 in 2010 from 046 in 1991The water requirement of four kinds of crops,n
8、amely wheat,corn,canola and cotton shows an increa-sing tendency,especially the water requirement of canola exhibits the highest increasing rate,about收稿日期:2012一lO一09;网络出版时间:20130916网络出版地址:http:wwwcnkinetkcmsdetail321814TH201309161057008html基金项目:国家自然科学基金资助项目(51279166);陕西省水利科技计划项目(201107)作者简介:李萍(1989一
9、),女,宁夏中卫人,博士研究生(friendship301163COrn),主要从事水资源利用与管理研究魏晓妹(1957一),女,甘肃甘谷人,教授,博士(通信作者,weixiaomei57tomcom),主要从事水量转化理论与调控技术研究万方数据3558 mma;however,the agricultural water requirement has an decreasing tendency and its declinerate is 3351 0 7 m3aThe major driving factors that affect the agricultural water re
10、quirement areplanting area,precipitation and evaporationDeclining precipitation and increasing evaporation resultin a markedly increased water requirement,however,the decreasing crop planting area causes a significantly reduced ag打cultural water requirementKey words:agriculture water requirement;cli
11、mate changes;planting structures;principal componentregression;driving force水资源危机是世界性的问题,农业作为国民经济第一用水大户,对灌溉的依赖性很大农业需水量是安排作物种植结构、合理分配用水量的主要依据农业需水量受土壤、水文、气象、作物种植结构和种植面积等变化环境的影响,其中气候和种植结构变化是影响农业需水量变化最主要的自然因素和人为因素作物需水量是灌区农田净灌溉需水量的计算基础,作物需水量的变化直接影响灌区农业需水量,也影响着灌区供需水量的平衡近年,以变暖为主的全球性气候特征,不仅引起了水资源量及其时空分布的变化,
12、而且也使农作物潜在蒸发蒸腾量增多,导致土壤水分的有效性下降,间接改变了农业需水量的大小作物种植结构的调整,也会使农业需水量发生变化生活、工业等用水部门用水量的增多,使得灌溉供水量减少,加剧了农业水资源供需矛盾,影响农业的可持续发展“o目前,国内外学者关于气候变化对作物需水量的影响研究较多,刘晓英等、3 o研究表明,在未来温度上升14的情况下,气候变暖对不同作物需水量影响的程度不同,且存在一定地域性差异;Irmak等。4j、Liu等1研究表明需水量E死与各项气候因素间相关性密切,流域E空间变化较大;马鹏里等6 o认为农作物需水量与种植区的气候类型关系十分密切,从干旱一半干旱一半湿润一湿润地区,其
13、需水量呈减小趋势上述研究工作仅分析了参考作物需水量及作物需水量与气候变化的关系,缺少气候及种植结构等变化环境对农业需水量影响的定量研究文中选择在我国北方大型灌区灌溉水源、作物种植结构及灌溉管理水平等方面有典型代表性的陕西省宝鸡峡灌区作为研究区,依据其气候及作物种植面积资料,研究变化环境下灌区农业需水量演变趋势,分析农业需水量变化的驱动因素,以便为缓解灌区水资源供需矛盾、合理安排作物种植结构、科学制定用水计划提供依据研究区概况及资料来源82311研究区概况宝鸡峡灌区位于陕西省关中平原西部,西起宝鸡市以西的渭河峡谷,东至泾河,南临渭水,北抵渭北高原腹地总控制面积2 355 km2灌区范围涉及宝鸡、
14、咸阳、西安及杨凌等3市(区)的14个县(区),总人口20447万人,灌溉面积1943103hm2目前,宝鸡峡灌区粮食总产量和商品粮供应分别占全省的17和14,是陕西省最大的国有灌区,也是全省粮、油、菜、果的生产基地12资料来源研究所用的气象资料来自陕西省气象局,包括灌区内1 1个气象站1981-2010年降水量、气温、蒸发量、相对湿度、日照时数和风速的逐月资料,以及各站风速测高,海拔高度、经纬度等地理信息;种植面积资料通过调研获得,包括灌区1991-2010年粮食作物和经济作物种植面积资料以及农作物总播种面积资料2气候变化特征分析气候因素的变化趋势分析可采用参数检验法(例如距平法、滑动平均值法
15、),也可采用非参数检验法(例如Kendall秩次检验、MannKendall检验、Spearman检验等方法)在实际工作中,降水、蒸发等时间序列的变化趋势可能不十分显著,单纯使用参数检验法无法得知其变化趋势;而非参数检验法适合于水文气象非正态分布的数据,能够更好地反映气候变化趋势的显著性71因此,文中采用Kendall非参数检验法,在水平d分别为005,010下,对灌区近30 a的气温、降水量,、蒸发量E丁、相对湿度RH、日照时数t。、风速”。等气候因素进行了显著性检验,结果如表1所示,表中U为Kendall秩次相关系数;f。t,t。分别为最高气温、最低气温、平均气温万方数据824表1各站气候
16、因素Kendall秩次检验结果Tab1 Kendall rank test result of climate factors in each weather station注:统计学意义:+表示具有统计学意义(置信水平t95),+表示具有统计学意义(90置信水平80),表明取前P个主成分基本包含了全部原指标所具有的信息计算主成分中各变量的载荷值大小,并对主成分作出解释,从而确定定量指标的主要影响因素以提取的主成分作为新的自变量对定量指标作回归分析,建立多元线性回归方程,根据回归系数大小,判断各主成分对定量指标的影响程度。52结果分析以灌区1991-2010年年最高气温(戈)、最低气温(z:)
17、、平均气温(戈,)、降水量(z。)、蒸发量(戈,)、相对湿度(戈。)、日照时数(石,)、风速(z。)及作物种植面积(戈。)等9项因素作为分析指标,农业需水量为定量指标,利用SPSS统计软件算得各项分析指标的特征值及方差贡献率,如表2所示,表中A。,A。(i:1,2,9)分别为第i个主成分特征值及主要特征值;仅i,a。(i=1,2,9)分别为标准化后第i个主成分贡献率及方差提取率;d。,d。分别为累积贡献率及累计方差提取率表2特征值及方差贡献率Tab2 Eigenvalue and variance contribution由表2可知,前3个主成分的特征值分别为3498,2824,1111,且均
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 变化 环境 农业 需水量 演变 趋势 驱动力
限制150内