不同环境下主要作物需水量分析范文

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【摘要】采用AGCM3大气环流模型模拟了山东省临沂市的变化环境因子，根据其模拟结果结合Priestley-Taylor模型计算了该市各地在1991—2050年间各时间段内的参考作物腾发量，并对各地主要作物需水量进行计算，得到不同环境下主要作物的需水量、空间分布规律以及相对现状条件的变化幅度，为该市的农业与水资源发展规划提供参考。

【关键词】临沂市；作物需水量；AGCM3模型；Priestley-Taylor模型

近年来，受人类活动与全球气候变化的影响，全国各地的光照、气温、与降水等气象因子的时空分布规律皆出现了一定程度的变化，这些因素变化必将改变作物的需水规律，在此背景下，变化环境下作物需水量的精准预测成为重要的研究课题。本文以临沂市为例，采用AGCM3（TheThirdGenerationAtmosphericGeneralCir－culationModel）大气环流模型模拟该市各地变化条件下的水文气象因子（即变化环境因子），利用Priestley-Taylor模型估算变化环境下的参考作物腾发量，并对该市各地不同时间段内的主要作物需水量进行预测，从而为该市的农业与水资源发展规划提供参考。

1模拟计算方法

1.1研究区概况

临沂市地处暖温带季风区大陆性气候区，年平均气温13.6℃，年降水量797.0mm，年日照时数2289h。总面积17191.2万km2，人口1124万。主要作物包括小麦、玉米、水稻、花生、甘薯等。

1.2变化环境

模拟采用AGCM3模型对临沂市的变化环境进行模拟，该模型由加拿大气候模拟与分析中心(CanadianCentreforClimateModellingandAnaly－sis)开发，可充分模拟影响作物需水量的影响因子（如光、温、水等）变化情况，在北美地区得到了广泛的应用。模型模拟与验证所需的水文气象资料主要来源于中国气象数据共享服务网与相关文献等。

1.3作物需水量估算

作物需水量可表示为作物系数f和参考作物腾发量ET0的乘积，即：W＝f•ET0（1）其中：f的取值随作物类型与所在地区条件而变化，山东省临沂市小麦、玉米、水稻、花生、甘薯的作物系数取值方法主要参考文献【1】。参考作物腾发量ET0的预测主要基于AGCM3的模拟结果、通过Priestley-Taylor模型计算【2】。Priestley-Taylor模型是Priestley和Taylor对Penman公式的修正式，以平衡蒸发为基础，引进常数，导出了估算无平流条件下蒸发的模式，公式如下：ET0＝αΔ/Δ+γ（Rn-G）（2）式中：α为Priestley-Taylor系数（取值1.26），Δ为饱和水气压-气温关系斜率，γ为干湿计常数，Rn为灌层表面净辐射，G为土壤热通量，各中间变量的计算公式或取值方法参考文献【2】。

2模拟计算

2.1模型验证

为验证AGCM3模型在临沂市变化环境因子预测中的适用性，首先采用该模型对临沂市1991—2015年间的水文气象因子进行模拟，将结果按月分类汇总、得到该研究时间段内的逐月气温和降水模拟值，再将模拟结果与实测值进行比较。

2.2参考作物腾发量

基于AGCM3模型的模拟结果，利用公式（2）所代表的Priestley-Taylor模型计算临沂市各地区于不同时间段内的参考作物腾发量；由于水文气象因子具有较为强烈的短期波动性，因此选取的分析步长为10年，各时间段内不同地区的计算结果汇总。计算各地在不同时期内的平均参考作物腾发量可知，在1991—2000年间临沂市的平均参考作物腾发量为1065.1mm，而2011—2020年为1086.2，即现状值相对于20年前升高了约1.98%；而2041~2050年间的平均值为1118.6，即约30年后临沂市的参考作物腾发量相对于现状值将升高约2.98%。总体而言，临沂市的参考作物腾发量呈现递增趋势，其速率大约为每10年升高1%左右。

2.3主要作物需水量

（1）可计算临沂市不同地区在各时期内的主要作物需水量。取2011—2020时间段为现状条件，得到临沂市各地区主要作物需水量值。同种类作物的作物需水量空间分布规律主要取决于参考作物腾发量，计算小麦、玉米、水稻、花生、甘薯在各地区的平均作物需水量值，结果分别为505.4mm、398.12mm、787.22mm、547.33mm、535.14mm，即水稻耗水量最大、而玉米最小。

3结语

AGCM3大气环流模型可准确预测出临沂市的变化环境因子，为变化条件下的主要作物需水量分析提供基础。通过预测得知，在变化环境下山东省临沂市主要作物的作物需水量相对大小和空间分布规律基本与现状条件保持一致，但其大小相对于现状值将明显增大。

参考文献

[1]傅信玉.(2001).临沂市主要作物种植面积线性规划方法.山东气象,21(2),23-24.

[2]李菲菲,饶良懿,吕琨珑,李会杰,&宋丹丹.(2013).Priestley-Taylor模型参数修正及在蒸散发估算中的应用.浙江农林大学学报,30(5),748-754.

作者：高立玉 单位：临沂市河东区水务局