不同環境下主要作物需水量分析范文

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【摘要】采用AGCM3大氣環流模型模擬了山東省臨沂市的變化環境因子，根據其模擬結果結合Priestley-Taylor模型計算了該市各地在1991—2050年間各時間段內的參考作物騰發量，并對各地主要作物需水量進行計算，得到不同環境下主要作物的需水量、空間分布規律以及相對現狀條件的變化幅度，為該市的農業與水資源發展規劃提供參考。

【關鍵詞】臨沂市；作物需水量；AGCM3模型；Priestley-Taylor模型

近年來，受人類活動與全球氣候變化的影響，全國各地的光照、氣溫、與降水等氣象因子的時空分布規律皆出現了一定程度的變化，這些因素變化必將改變作物的需水規律，在此背景下，變化環境下作物需水量的精準預測成為重要的研究課題。本文以臨沂市為例，采用AGCM3（TheThirdGenerationAtmosphericGeneralCir－culationModel）大氣環流模型模擬該市各地變化條件下的水文氣象因子（即變化環境因子），利用Priestley-Taylor模型估算變化環境下的參考作物騰發量，并對該市各地不同時間段內的主要作物需水量進行預測，從而為該市的農業與水資源發展規劃提供參考。

1模擬計算方法

1.1研究區概況

臨沂市地處暖溫帶季風區大陸性氣候區，年平均氣溫13.6℃，年降水量797.0mm，年日照時數2289h?？偯娣e17191.2萬km2，人口1124萬。主要作物包括小麥、玉米、水稻、花生、甘薯等。

1.2變化環境

模擬采用AGCM3模型對臨沂市的變化環境進行模擬，該模型由加拿大氣候模擬與分析中心(CanadianCentreforClimateModellingandAnaly－sis)開發，可充分模擬影響作物需水量的影響因子（如光、溫、水等）變化情況，在北美地區得到了廣泛的應用。模型模擬與驗證所需的水文氣象資料主要來源于中國氣象數據共享服務網與相關文獻等。

1.3作物需水量估算

作物需水量可表示為作物系數f和參考作物騰發量ET0的乘積，即：W＝f•ET0（1）其中：f的取值隨作物類型與所在地區條件而變化，山東省臨沂市小麥、玉米、水稻、花生、甘薯的作物系數取值方法主要參考文獻【1】。參考作物騰發量ET0的預測主要基于AGCM3的模擬結果、通過Priestley-Taylor模型計算【2】。Priestley-Taylor模型是Priestley和Taylor對Penman公式的修正式，以平衡蒸發為基礎，引進常數，導出了估算無平流條件下蒸發的模式，公式如下：ET0＝αΔ/Δ+γ（Rn-G）（2）式中：α為Priestley-Taylor系數（取值1.26），Δ為飽和水氣壓-氣溫關系斜率，γ為干濕計常數，Rn為灌層表面凈輻射，G為土壤熱通量，各中間變量的計算公式或取值方法參考文獻【2】。

2模擬計算

2.1模型驗證

為驗證AGCM3模型在臨沂市變化環境因子預測中的適用性，首先采用該模型對臨沂市1991—2015年間的水文氣象因子進行模擬，將結果按月分類匯總、得到該研究時間段內的逐月氣溫和降水模擬值，再將模擬結果與實測值進行比較。

2.2參考作物騰發量

基于AGCM3模型的模擬結果，利用公式（2）所代表的Priestley-Taylor模型計算臨沂市各地區于不同時間段內的參考作物騰發量；由于水文氣象因子具有較為強烈的短期波動性，因此選取的分析步長為10年，各時間段內不同地區的計算結果匯總。計算各地在不同時期內的平均參考作物騰發量可知，在1991—2000年間臨沂市的平均參考作物騰發量為1065.1mm，而2011—2020年為1086.2，即現狀值相對于20年前升高了約1.98%；而2041~2050年間的平均值為1118.6，即約30年后臨沂市的參考作物騰發量相對于現狀值將升高約2.98%?？傮w而言，臨沂市的參考作物騰發量呈現遞增趨勢，其速率大約為每10年升高1%左右。

2.3主要作物需水量

（1）可計算臨沂市不同地區在各時期內的主要作物需水量。取2011—2020時間段為現狀條件，得到臨沂市各地區主要作物需水量值。同種類作物的作物需水量空間分布規律主要取決于參考作物騰發量，計算小麥、玉米、水稻、花生、甘薯在各地區的平均作物需水量值，結果分別為505.4mm、398.12mm、787.22mm、547.33mm、535.14mm，即水稻耗水量最大、而玉米最小。

3結語

AGCM3大氣環流模型可準確預測出臨沂市的變化環境因子，為變化條件下的主要作物需水量分析提供基礎。通過預測得知，在變化環境下山東省臨沂市主要作物的作物需水量相對大小和空間分布規律基本與現狀條件保持一致，但其大小相對于現狀值將明顯增大。

參考文獻

[1]傅信玉.(2001).臨沂市主要作物種植面積線性規劃方法.山東氣象,21(2),23-24.

[2]李菲菲,饒良懿,呂琨瓏,李會杰,&宋丹丹.(2013).Priestley-Taylor模型參數修正及在蒸散發估算中的應用.浙江農林大學學報,30(5),748-754.

作者：高立玉 單位：臨沂市河東區水務局