以减产损失为指标的农业干旱评价方法研究

中图分类号:S16文献标识码:A文章编号:1674-098X(2015)08(a)-0161-03

近几十年来,随着全球气候日趋变暖,干旱和旱灾造成的损失和影响越来越严重。干旱不仅直接导致农业减产,食物短缺而且其持续累积会使土地资论文网源退化。水资源耗竭和生态环境受到破坏,制约可持续发展[1]。预防和减轻旱灾成为当今世界的重要课题之一。

农业干旱是指由外界环境因素造成作物体内水分失去平衡,发生亏缺,影响作物正常生长发育,进而导致减产或绝收的气象灾害现象。它涉及土壤。作物。大气和人类对资源的利用等多方而因素,是各类干旱中最复杂的一种。气象干旱是各种干旱的基础和根本致因。但气象干旱发生时并不一定就有农业干旱。农业干旱跟各地农业生产水平和地方经济发展有关。农业干旱又分为生理干旱。土壤干旱和大气干旱。目前对气象干旱的研究较多,农业干旱研究有待进一步深入。该文提出以减产损失为指标进行农业旱情评价,以更好的反映农业干旱情况。

1运城地区地理概况与资料简介

1。1运城地区地理概况

运城地区现辖运城市。永济市。河津市及闻喜。绎县。垣曲。夏县。平陆。新绛。稷山。万荣。临猗。芮城等县。总面积13968平方公里,总人口425万,运城境内水资源比较年富。黄河。汾河。涑水河流经境内,境内总流长6百公里。境内平川占到总面积的58。3百分号。该区地理座标介于北纬～,东经～之间,属暖温带半干旱大陆性季风气候。其基本特征是,气候温和,冬寒夏暖,热量资源充足,夏秋雨水丰沛,光能,风能较丰富。是山西省积温较高的地区。

1。2资料来源

该文资料来源于运城气象站1971―2000年共30年的基本气象资料。

2计算方法

2。1减产损失指标

作物减产损失指标为:k=

式中:k为减产损失,y为作物实际产量,为作物最大产量。作物受旱越严重减产损失越大,作物受旱越轻,减产损失越小。

y/ym采用Jensen模型进行计算。

2。2Jensen模型

Jensen模型以阶段相对腾发量为自变量:

(1)

式中:为实际产量;为使用作物光温生产潜力计算的最大产量;n为作物的生育阶段;为作物在第i阶段的水分敏感系数,反映不同生育期缺水对作物产量的影响程度;为非充分灌水条件下作物的蒸腾量;为充分灌水条件下的蒸腾量[2]。

根据以上计算模型需要对。和值进行求解。

2。2。1水分敏感指数

根据综合分析,水分敏感指数选用王仰仁等的实验数据,见表1。

2。2。2作物蒸散量ET

根据根区土壤水分大小可将作物蒸散的计算分为两种情况:一种是充分供水条件下的作物蒸散量的计算:一种是非充分供水条件下的作物蒸散量的计算。用分段函数表示如下:

(2)

式中:为作物蒸散量,单位;为参考作物蒸散量,单位;为作物系数;为土壤水分修正系数。

土壤水分修正系数是根区水分土壤的函数,可用下式计[3]

(3)

式中:为作物根区实际含水率,单位:百分号(以体积含水率表示,下同);为土壤凋萎点含水率,单位:百分号;为蒸散开始受土壤含水率影响时的临界含水量,单位:百分号,令=,为作物根区最大田间持水率,单位:百分号;与相对应的系数;n为经验指数,由实测资料分析求得。

2。2。3作物系数

全生育期冬小麦的作物系数的变化过程表达式为:

(4)

式中:为初始生长期的作物系数;为生育中期的作物系数;,,,为与作物系数变化相对应的累计天数,其中为全生育期生长天数;,,,,,,为模型参数,其中,,,和,,中的6个参数可利用作物生长连续性的特点由其他参数求得。

2。2。4作物蒸腾量的求解

充分供水条件下的冬小麦的蒸发蒸腾量用下式求解:

(5)

2。2。5参考作物需水量ET0的确定

参考作物蒸散采用FAO1998年推荐的FAOPenman-Menteith公式[4]计算,(6)

式中:为作物冠层顶的净辐射,单位:;G为土壤热流强度,单位:;T为2m高度处的日平均气温,单位:;为2m高度处的风速,单位:;为湿度计常数,单位:;为饱和水汽压-温度曲线斜率,单位:;为气温为T时的饱和蒸汽压,单位:;为气温为T时的实际蒸汽压,单位:;其余符号意义同前。

3以减产损失为指标的农业干旱评价标准

3。1减产损失计算结果

根据运城30年的气象资料,冬小麦的减产损失计算结果见表2。

将以上数据绘制成散点图,如图1所示。

3。2农业干旱评价标准

根据30年的减产损失计算结果,按照减产损失设计保证率划分干旱等级范围,当设计保证率小于25百分号时即减产损失值为0～0。2500时为轻旱;当设计保证率为25百分号～50百分号时即减产损失值为0。2501～0。4709时为中旱;当设计保证率为50百分号～75百分号时即减产损失值为0。4710～0。7477时为重旱;当设计保证率大于75百分号时即减产损失值大于0。7478时为极重旱。

3。31971-2000年的降雨量情况

1971―2000年年平均降雨量如图2所示。

将图1和图2进行对比可以看出:基本上当降雨量大时,减产损失小,降雨量小时减产损失大。但是降雨量相近的年份,减产损失值有一定的差别。这说明包括降雨在内的气象灾害是农业干旱的基础和根本致因,农业干旱的影响因素非常复杂,还需要考虑到作物自身的影响因素。以减产损失为指标的旱情评价指标,不仅考虑了降雨和蒸发等的气象因素,还考虑了作物自身的影响因素。可以较好的用于进行农业干旱评价。

4结论

(1)减产损失值为0～0。2500时为轻旱;减产损失值为0。2501～0。4709时为中旱;减产损失值为0。4710-0。7477时为重旱;减产损失值大于0。7478时为极重旱;

(2)当降雨量大时,减产损失小,降雨量小时减产损失大。

(3)减产损失指标不仅考虑了降雨和蒸发等的气象因素,还考虑了作物自身的影响因素。

以减产损失为指标的农业干旱评价方法研究