参考作物蒸散量(ET0)是估算植被生态需水量的关键数据.气候变化背景下,不同区域的ET0变化趋势各有不同,从区域尺度研究ET0的时空变化与归因分析更有利于变化环境下区域的农业用水管理和生态需水量估算.本研究基于第六次国际耦合模式比较项目(CMIP6)发布的最新气候数据和高精度栅格数据,分析了汾渭平原年均ET0在历史时期(1985-2015年)和未来时期(2030-2060年)的变化趋势、空间分布以及气象要素对ET0变化的贡献.结果表明:CMIP6的气象数据经偏差校正后可用于预测ET0,且多模式集合方法的预测精度(R2为82.9％,均方根误差为14.9 mm)高于单个气候模式的精度.汾渭平原ET0在历史时期呈显著下降趋势;在未来时期的SSP245和SSP585情景下分别呈不显著上升和显著上升趋势.饱和水汽压差在历史和未来时期对ET0变化的贡献率均最大,是气候变化条件下影响汾渭平原ET0变化的首要气象要素,太阳净辐射和风速是历史时期影响ET0变化的重要气象要素,温度和风速是未来时期影响ET0变化的重要气象要素.这些气象要素的较大贡献是由于其具有较大的多年相对变化率,而不是对ET0有高度的敏感性.未来时期SSP245和SSP585情景下的汾渭平原ET0相比历史时期分别增加4.2％和3.1％.汾渭平原ET0的变化趋势、相对变化的空间分布差异主要表现在平原的东部与西部地区之间.本研究的高精度ET0时空分布结果可为汾渭平原地区制定应对气候变化的适应性措施提供数据参考.

农业干旱是导致作物减产的主要灾害之一,及时、准确地监测农业干旱状况有助于制定区域减灾策略,降低灾害损失.标准化土壤湿度指数(SSMI)是基于历史土壤湿度时间序列构建的一种农业干旱指数,目前分析该指数监测农业干旱的适宜性研究十分缺乏.本文以黄淮海平原为研究区,利用数据同化的根区土壤湿度数据构建SSMI,并通过与标准化降水蒸散指数(SPEI)、农业干旱灾害记录数据的对比以及与冬小麦产量的关系分析,综合评价SSMI监测农业干旱的适宜性.结果表明,SSMI与SPEI具有良好的一致性,二者之间具有极显著相关关系(P＜0.001);利用SSMI识别的农业干旱与农气站点干旱灾害记录是基本一致的,SSMI能够有效反映干旱发生、发展直至减轻的演变过程;冬小麦生长季SSMI与减产率显著相关,利用SSMI识别的农业干旱发生区域与基于统计数据计算的减产区域基本相符,SSMI能够对农业干旱引起的冬小麦减产起到一定的指示作用.综上所述,基于同化数据构建的SSMI能够反映黄淮海平原的农业干旱状况,利用SSMI监测区域农业干旱状况是适宜的.研究可为基于土壤湿度的农业干旱监测业务化运行提供依据,为黄淮海平原的抗旱减灾提供科学参考.

蒸散发作为干旱区农田最敏感的水分支出项, 是绿洲生态系统中水量和能量平衡的关键组成部分, 而防护林作为干旱区绿洲农田重要的生态屏障, 对绿洲农田蒸散发过程有着不可忽视的影响.本研究以新疆天山北坡典型流域——三工河流域绿洲为例, 研究农田防护林网分布格局对绿洲蒸散发的影响, 结果表明:防护林不仅能够有效降低绿洲农田蒸散量, 而且能够在一定程度上维持蒸散量在较低水平上的相对稳定;在防护林网的格局功能上, 防护林网带斑比指数与农田蒸散量呈极显著负相关 (P＜0.01), 环度指数与农田蒸散量呈显著负相关 (P＜0.05), 而防护林网连接度指数与蒸散量的相关性不明显 (P＞0.05), 说明防护林网的分布密度和林网结构的成型程度对农田蒸散量具有明显的影响, 而在网格基本成型的防护林网络中其连通性对蒸散量的影响不明显.在景观水平上, 研究防护林网格局对蒸散量的影响, 对于农田防护林网的规划管理具有一定的参考价值.

估算参考作物蒸散量(ET0)有助于揭示流域的水热平衡和水循环过程,为合理利用与开发流域水资源提供基础.本研究通过重新拟合研究区的净短波辐射系数,使用改进后的Penman-Monteith模型,计算1965-2018年广西西江流域的ET0,使用Mann-Kendall法对ET0进行趋势分析与突变点检测,用反距离权重法插值后分析ET0时空演变特征,根据气候因子的贡献率判断ET0的影响因子.结果 表明:在空间上,ET0呈现随海拔降低而增加的趋势,其高值主要位于流域中部地区,而低值位于西北侧的云贵高原边缘及斜坡带,春季ET0呈现出经度梯度性,夏季ET0与年际的空间格局类似;在时间上,流域年均ET0为637.2mm,增长率为-0.018 mm·a-1,整体呈微弱的下降趋势.除春季(0.053 mm·a-1)呈上升趋势外,夏季(-0.053 mm·a-1)、秋季(-0.011 mm·a-1)和冬季(-0.007 mm·a-1)ET0均呈现出下降趋势,ET0的下降主要体现在夏季;影响流域ET0的主导因子是相对湿度(贡献率为39.0％)、平均风速(贡献率为27.2％)、日照时数和平均气温;平均相对湿度对ET0是负贡献(r=-0.673),日照时数、平均风速和平均气温均是正贡献;影响ET0的因子组合和贡献率在流域的不同区域有一定差异.

农田蒸散是农田水分消耗的主要方式,是农田管理和规划必须考虑的重要因素之一.本试验在郑州农业气象试验站开展,用Penman-Monteith公式计算了2017和2018年两年冬小麦越冬期-成熟期的参考作物蒸散量,利用大型称重式蒸渗仪观测了充分灌水(T2)和自然降水(T1)两种状况下冬小麦农田的实际蒸散量,进而计算充分灌溉下冬小麦的作物系数和自然降水条件下的冬小麦实际作物系数,并分析它们的变化规律及其与气象要素的相关关系.结果 表明:不同水分条件下冬小麦农田蒸散量均呈现先升高后降低的单峰变化趋势,其中T2处理的蒸散量和波动幅度明显高于T1处理;冬小麦试验观测时期内,T2、T1处理两年总蒸散量均值分别为535.8和256.4 mm,日均蒸散量分别为3.7和1.7 mm;不同发育期日均蒸散量均是孕穗、抽穗期最高,越冬期最低;冬小麦作物系数明显高于自然降水条件下的实际作物系数,总体上均呈现降低-升高-降低的变化趋势;T1处理实际作物系数与空气湿度相关性最好,与平均气温相关性最差;T2处理作物系数与平均气温、总辐射和风速均有较好相关性,而与空气湿度相关性较差.

基于山西省境内70个地面气象观测站1960-2019年的逐日降水量、气温、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等气象资料,应用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET0),对山西省ET0的时空变化特征及不同气候带和海拔的蒸散特征进行定量分析.结果 表明:1960-2019年,研究区年均ET0在空间上呈现由西向东逐渐递减的趋势;以1982年为拐点,前后两个时段均呈逐年增加趋势,月际、旬际波动为单峰变化曲线.不同气候带ET0的差异性表现为:温带半干旱气候区的年、春、夏、秋季ET0高于暖温带半湿润气候区和暖温带半干旱气候区;冬季,暖温带半湿润气候区ET0最高.不同海拔ET0的差异性表现为:＜660 m海拔区的年、夏、秋、冬季ET0高于其他海拔区域.

在全球气候变暖的背景下,探究玉米生育期的气候变化及干旱特征,对于预防干旱灾害对作物造成的损失,以及农业可持续发展意义重大.基于1967-2018年辽宁省33个国家级气象台站逐日观测数据,计算了不同月尺度下玉米各生育期标准降水蒸散指数(SPEI),并结合干旱频率及干旱站次比综合分析了干旱时空变化情况.结果 表明:(1)辽宁省玉米生育期降水量以13.31 mm/10a的速率减少,与SPEI呈显著正相关(P＜0.01);气温以0.25C/10a的速率显著上升(P＜0.01),与SPEI呈负相关.(2)播种-出苗期、出苗-拔节期和喇叭口期SPEI在时间上均呈上升趋势,抽雄期和成熟期呈降低趋势;在空间上全生育期SPEI表现为西北向东南递增趋势.(3)全生育期干旱站次比以0.41％/10a的速率上升;出苗-拔节期干旱站次比呈减少趋势,其他生育阶段均呈上升趋势;发生干旱类型频次区域性干旱＞部分区域性干旱＞局域性干旱＞全域性干旱.(4)全生育期干旱频率整体呈现出由西北向东南递减的特征,且干旱频发区主要在辽西地区;干旱发生频率轻旱＞中旱＞重旱＞特旱.(5)出苗-拔节期为干旱站次比最高的时期;SPEI平均值和不同等级干旱频率最高的时期均为播种-出苗期.该研究成果可为区域农业干旱风险评价以及抗灾减灾等提供参考.

为了解嫩江流域参考作物蒸散量(ET0)的时空变化特征,明确气候因素对流域ET0的影响,应用Penman-Monteith公式计算1970-2019年嫩江流域各站点日ET0,分析ET0的时间变化趋势和空间分布格局,采用敏感性分析方法定量研究ET0对气象因子敏感性程度,并进一步探究各气象因子对ET0变化的贡献.结果 表明:研究期间,嫩江流域年际ET0整体呈不显著减少趋势,春、夏、秋季ET0波动减少,冬季波动增加;ET0整体呈从东南向西北递减趋势.ET0在时间和空间尺度上均表现为对相对湿度的敏感性最高;平均气温、相对湿度和风速的敏感性系数逐渐增强,日照时数的敏感性系数逐渐减弱.大兴安岭北部和小兴安岭地区ET0对平均气温较敏感;大兴安岭南部和松嫩平原地区ET0对风速较敏感.风速是影响全年及春、秋、冬季ET0变化的主导因素,日照时数是影响夏季ET0变化的主要因素.大兴安岭北部和小兴安岭地区平均气温和相对湿度对ET0的贡献率最大,松嫩平原地区风速的贡献率最大.

秸秆覆盖是旱地农业中抗旱保墒和高效用水的栽培措施之一,也是农业绿色增产、符合可持续发展需求的生产技术.秸秆覆盖是秸秆资源循环再利用的重要方式,不仅缓解了秸秆违规焚烧引起的雾霾污染,还可削弱长期地膜覆盖对土壤造成的残膜污染.秸秆覆盖的技术效应因气候条件和农作物种类的不同而异.本文从秸秆覆盖的蓄水调温、保墒、改变农田蒸散等角度,阐述了秸秆覆盖促进作物增产和水分高效利用的有效机制,同时提出了秸秆覆盖栽培中应加强对秸秆覆盖模式、作物病虫害防控、农机农艺配套及温室气体减排等方面的研究,完善相关技术与方法,为改进和推广秸秆覆盖技术提供参考.