近50a华北平原冬小麦-夏玉米耗水规律研究

doi:10.11849/zrzyxb.2012.07.010

自然资源学报 ›› 2012, Vol. ›› Issue (7): 1186-1199.doi: 10.11849/zrzyxb.2012.07.010

近50a华北平原冬小麦-夏玉米耗水规律研究

陈博^1,2, 欧阳竹¹, 程维新¹, 刘丽平^1,2

1. 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室禹城综合试验站, 北京 100101;
2. 中国科学院研究生院, 北京 100049

收稿日期:2011-04-20 修回日期:2011-06-24 出版日期:2012-07-20 发布日期:2012-07-20
通讯作者: 欧阳竹(1961- ),男,研究员,博士生导师,研究方向为农田生态系统优化管理与区域农业发展。E-mail:ouyz@igsnrr.ac.cn E-mail:ouyz@igsnrr.ac.cn
基金资助:
中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2-EW-B-1)。

Water Consumption for Winter Wheat and Summer Maize in the North China Plain in Recent 50 Years

CHEN Bo^1,2, OUYANG Zhu¹, CHENG Wei-xin¹, LIU Li-ping^1,2

1. Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China;
2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2011-04-20 Revised:2011-06-24 Online:2012-07-20 Published:2012-07-20

摘要/Abstract

摘要： 为明确华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量的变化趋势,为水资源配置提供科学依据,论文搜集文献资料,结合中国科学院禹城综合试验站长期观测数据,采用Mann-Kendall检验法分析了华北平原近50 a冬小麦和夏玉米的耗水量变化趋势,阐明其耗水特性和作物水分利用效率变化,最后通过对蒸发能力和气象要素的变化趋势分析明确了冬小麦-夏玉米耗水量变化的主导原因。研究表明:①近50 a华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量呈下降趋势,冬小麦耗水量从501.2 mm降低到456.3 mm,夏玉米耗水量大体变化在300~400 mm,平均为350 mm左右;②冬小麦和夏玉米水分利用效率大幅度提高,冬小麦水分利用效率由3.31 kg/(hm²·mm)增至15.91 kg/(hm²·mm);夏玉米水分利用效率从3.72 kg/(hm²·mm)提高到23.36 kg/(hm²·mm);③拔节-乳熟期是冬小麦耗水强度和耗水量最大的一个时期,华北平原需要通过多次灌溉满足作物水分供需平衡,拔节-灌浆期是夏玉米耗水强度和耗水模系数都比较高的时期,适逢华北地区雨热同期,一般不需要进行补充灌溉;④大气相对湿度增加和日照时数减少是蒸发能力减弱的主因,进而导致作物耗水量呈现下降趋势。

关键词: 作物耗水量, 冬小麦, 夏玉米, 华北平原

Abstract: To support water resource allocation and planning scientifically, this study analyzed the historical trend of water consumption for winter wheat and summer maize in recent 50 years with Mann-Kendall trend test method. Characteristics of evapotranspiration and water use efficiency (WUE) were presented. Furthermore, the reasons accounting for historical trend of water consumption were proposed by analyzing the trend of water surface evaporation and meteorological factors. Data used in this study came from literatures and long time experimental observations at Yucheng Comprehensive Experimental Station, Chinese Academy of Sciences. Results suggested: 1) The water consumption of winter wheat and summer maize in the North China Plain showed a downtrend in recent 50 years. The water consumption for winter wheat had decreased from 501.2 mm to 456.3 mm, and that of summer maize fluctuated between 300.0 mm and 400.0 mm. 2) WUE for winter wheat and summer maize had been promoted to a large extent. WUE had increased from 3.31 kg/(hm²穖m) to 15.91 kg/(hm²穖m) for winter wheat and from 3.72 kg/(hm²穖m) to 23.36 kg/(hm²穖m) for summer maize. 3) Stages from jointing to milking had high evapotranspiration rate for winter wheat, and several irrigations were needed to meet water demand. Similarly, summer maize in stages from jointing to grain filling consumed more water. However, no additional irrigations were needed due to rainy season. 4) Increase of relative humidity and decrease of sunshine times primarily weakened evaporability, and thus water consumption for winter wheat and summer maize showed a downtrend.

Key words: crop water consumption, winter wheat, summer maize, North China Plain

中图分类号:

S311

陈博, 欧阳竹, 程维新, 刘丽平. 近50a华北平原冬小麦-夏玉米耗水规律研究[J]. 自然资源学报, 2012, (7): 1186-1199.

CHEN Bo, OUYANG Zhu, CHENG Wei-xin, LIU Li-ping. Water Consumption for Winter Wheat and Summer Maize in the North China Plain in Recent 50 Years[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2012, (7): 1186-1199.

参考文献

[1] Mo X G, Liu S X, Lin Z H, et al. Regional crop yield, water consumption and water use efficiency and their responses to climate change in the North China Plain [J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2009, 134: 67-78. [2] 刘晓英, 李玉中, 郝卫平. 华北主要作物需水量近50年变化趋势及原因[J]. 农业工程学报, 2005, 21(10): 155-159. [3] 康西言, 李春强, 高建华, 等. 河北省冬小麦水分亏缺量的变化研究//全国农业气象与生态环境学术年会论文集. 2006: 201-208. [4] 周贺玲, 田小飞, 李建军. 气候变化对冬小麦需水量的影响研究//全国农业气象与生态环境学术年会论文集. 2006: 150-152. [5] 武永利, 刘文平, 马雅丽, 等. 山西冬小麦作物需水量近45年变化特征[J]. 安徽农业科学, 2009, 37(16): 7380-7383. [6] Allen R G, Pereira L S, Raes D, et al. Crop evapotranspiration-Guidelines for computing crop water requirements //FAO Irrigation and Drainage. Rome, 1998: 41-56. [7] Kassam A, Smith M. FAO methodologies on crop water use and crop water productivity . Expert meeting on crop water productivity, Rome, 3-5 December 2001:18. [8] 程维新, 赵家义, 胡朝炳, 等. 农田蒸发与作物耗水量研究[M]. 北京: 气象出版社, 1994. [9] 唐登银, 杨立福, 程维新. 原状土自动称重蒸发渗漏器[J]. 水利学报, 1987(7): 46-53. [10] 刘士平, 杨建锋, 李宝庆, 等. 新型蒸渗仪及其在农田水文过程研究中的应用[J]. 水利学报, 2000(3): 29-36. [11] 凌美华. 冬小麦农田蒸发及其计算方法的研究[J]. 地理集刋, 1980(12). [12] 程维新, 赵家义, 戚春梅, 等. 关于玉米农田耗水量的研究[J]. 灌溉排水, 1982, 1(2): 34-41. [13] 曹云者, 宇振荣, 赵同科. 夏玉米需水及耗水规律的研究[J]. 华北农学报, 2003, 18(2): 47-50. [14] 任鸿瑞, 罗毅. 鲁西北平原冬小麦和夏玉米耗水量的实验研究[J]. 灌溉排水学报, 2004, 23(4): 37-39. [15] 李晓东, 孙景生, 张寄阳, 等. 不同水分处理对冬小麦生长及产量的影响[J]. 安徽农业科学, 2008, 36(26): 11373-11375. [16] 肖俊夫, 刘战东, 陈玉民. 中国玉米需水量与需水规律研究[J]. 玉米科学, 2008, 16(4): 21-25. [17] 肖俊夫, 刘战东, 段爱旺, 等. 中国主要农作物全生育期耗水量与产量的关系[J]. 中国农学通报, 2008, 24(3): 430-434. [18] 肖俊夫, 刘战东, 段爱旺, 等. 新乡地区冬小麦耗水量与产量关系研究[J]. 河南农业科学, 2009(1): 55-59. [19] 胡玉昆, 杨永辉, 杨艳敏, 等. 华北平原灌溉量对冬小麦产量、蒸发蒸腾量、水分利用效率的影响[J]. 武汉大学学报: 工学版, 2009, 42(6): 701-705. [20] 宋振伟, 张海林, 黄晶, 等. 京郊地区主要农作物需水特征与农田水量平衡分析[J]. 农业现代化研究, 2009, 30(4): 461-465. [21] 陈博, 欧阳竹. 基于BP 神经网络的冬小麦耗水预测[J]. 农业工程学报, 2010, 26(4): 81-86. [22] 李金玉. 山西省不同区域冬小麦全生育期耗水量-产量关系模型研究[J]. 地下水, 2010, 32(1): 154-156. [23] 韩娜娜, 王仰仁, 孙书洪, 等. 灌水对冬小麦耗水量和产量影响的试验研究[J]. 节水灌溉, 2010(4): 4-7. [24] Mann H B. Non-parametric tests against trend [J]. Econometrica, 1945, 13: 245-259. [25] Kendall M G. Rank Correlation Measures [M]. London: Charles Griffin, 1975. [26] 郭庆法, 王庆成, 汪黎明. 中国玉米栽培学[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 2004.

近50a华北平原冬小麦-夏玉米耗水规律研究

Water Consumption for Winter Wheat and Summer Maize in the North China Plain in Recent 50 Years

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[3]	谢花林, 程玲娟. 地下水漏斗区农户冬小麦休耕意愿的影响因素及其生态补偿标准研究——以河北衡水为例[J]. 自然资源学报, 2017, 32(12): 2012-2022.
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[5]	王迪, 周清波, 陈仲新, 刘佳. 冬小麦种植面积空间抽样单元尺寸优化设计[J]. 自然资源学报, 2013, 28(7): 1232-1242.
[6]	王鹏, 宋献方, 袁瑞强, 韩冬梅, 张应华, 张兵. 基于氢氧稳定同位素的华北农田夏玉米耗水规律研究[J]. 自然资源学报, 2013, 28(3): 481-491.
[7]	陈鹏飞, 于延春, 杨飞, 熊伟, 欧阳竹, 王吉顺, 王卷乐. 气候变化对鲁西北平原冬小麦产量的影响及对策[J]. 自然资源学报, 2013, 28(2): 211-219.
[8]	孙振中, 王吉顺, 潘国艳, 欧阳竹, 李发东, 程维新. 刈割对华北平原人工草地土壤呼吸速率的影响 [J]. 自然资源学报, 2012, (5): 809-819.
[9]	王培娟, 张佳华, 谢东辉, 韩丽娟. 1961—2010年我国冬小麦可种植区变化特征[J]. 自然资源学报, 2012, 27(2): 215-224.
[10]	董勤各, 冯浩, 杜健. 秸秆粉碎还田与化肥配施对冬小麦棵间蒸发的影响[J]. 自然资源学报, 2012, 27(1): 33-40.
[11]	唐为安, 田红, 陈晓艺, 温华洋, 丁霞, 徐光清. 气候变暖背景下安徽省冬小麦产量对气候要素变化的响应[J]. 自然资源学报, 2011, 26(1): 66-78.
[12]	宋献方, 王仕琴, 肖国强, 王志民, 刘鑫. 华北平原地下水浅埋区土壤水分动态的时间序列分析[J]. 自然资源学报, 2011, 26(1): 145-155.
[13]	王涛, 吕昌河, 于伯华. 基于WOFOST模型的京津冀地区冬小麦生产潜力评价[J]. 自然资源学报, 2010, 25(3): 475-487.
[14]	同小娟, 李俊, 于强. 农田生态系统光能利用效率及其影响因子分析[J]. 自然资源学报, 2009, 24(8): 1393-1401.
[15]	宋秋洪, 千怀遂, 俞芬, 段海来. 全球气候变化下淮河流域冬小麦气候适宜性评价[J]. 自然资源学报, 2009, 24(5): 890-897.