河北省夏玉米需水量变化特征及未来可能趋势

基于1963—2015年近50年间河北省夏玉米主产区8个气象站点气象资料,采用联合国粮食与农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith模型和作物系数法计算夏玉米需水量,再结合《IPCC排放情景特别报告》中的两种排放情景RCP2.6(低排放情景)和RCP8.5(持续排放情景)预估的未来气候情景,探讨气候变化下未来河北省夏玉米需水量的时空演变规律。结果表明:1963—2015年河北省夏玉米需水量呈现下降趋势,在空间上大致以黄骅为高值中心,由东北向西南逐渐递减,并在邢台形成低值中心的分布特征;从未来气候变化情景来看,相对于基准时段(2015年),RCP2.6和RCP8.5情景下,在2020年、2030年、2050年、2070年未来4个典型年份夏玉米的需水量均表现出增加的特征。     

鲁西南连阴雨发生规律及对秋收秋种的影响

利用鲁西南1981~2014年连阴雨资料,分析了春、夏、秋季节连阴雨年变化趋势,连阴雨对农作物生长、产量及秋收秋种的影响。结果表明:春季连阴雨有明显减小趋势,夏季连阴雨变化不明显,秋季连阴雨有明显增加趋势;春季发生连阴雨的概率为47%,2年一遇,夏、秋季连阴雨出现概率均为97%,几乎每年一遇;秋季连阴雨对棉花、夏玉米等秋作物危害最大,连阴雨使夏玉米灌浆不足,贪青晚熟,棉铃霉烂,脱落,铃重减轻,造成夏玉米、棉花产量降低、品质下降;月降水量与作物产量相关分析,4月降水量与冬小麦产量呈显著正相关,7、10月降水量与棉花产量呈显著负相关。连阴雨使成熟秋作物不能及时收获、晾晒而霉变,导致秋收秋播相应推迟,晚播冬小麦分蘖少,苗情较差,次年冬小麦产量较低;但播种前适宜的降水也使农田墒情较好,冬小麦苗情较好,壮苗越冬,次年产量增加。     

榆林市黄土丘陵沟壑区农业节水潜力分析

[目的]通过对榆林市黄土丘陵沟壑区农业节水的潜力计算分析,旨在为该地区的农业节水提供定量参考,从而推动该地区农业可持续发展。[方法]釆用Penman Monteith公式,从计算农作物的需水量出发,选取相关计算模型对榆林市黄土丘陵沟壑地区的农业灌溉用水进行估算,从而分析该地区近、远期时间的农业节水潜力,为该地区农业节水的发展提供指导建议。[结果]该地区农作物种植主要以杂粮、玉米、大豆、薯类、油料、蔬菜等为主。其中,大豆、玉米、油料等农作物需水量较大,薯类、蔬菜等农作物需水量则相对较小,通过合理优化作物种植结构可一定程度上减少农业灌溉用水;该地区的农业灌溉系数相对较低,可通过对现有灌区进行改造、配套相关灌溉设施、提高节水灌溉技术等措施来提高灌溉水利用系数;通过采取有效措施,大力发展节水灌溉,该区域的近、远期理论农业节水潜力可分别达到0. 31亿m~3及0. 8亿m~3。[结论]该区域未来农业节水潜力巨大,积极有效地开展农业节水,对克服当地农业水资源短缺,推动当地农业的稳定发展起着积极的作用。     

“高分一号”卫星数据在冬小麦种植结构调整实施效果评估中的应用——以河北省冀州市为例

[目的]在农业部"控制农业用水总量"的明确要求下,河北省试点实施了冬小麦种植结构调整,减少冬小麦种植面积。为快速监测与评估结构调整政策的实施效果,解决大尺度冬小麦种植结构变化监测中精度与成本相互制约的问题。[方法]该研究以河北省冀州市为例,利用国产高分一号卫星(以下简称"GF-1")2m全色、8m和16m多光谱卫星数据,对全市冬小麦种植面积及种植结构变化情况进行监测,并结合高分辨率卫星数据(0.5m分辨率Pleiades数据)计算关于GF-1数据监测结果的修正系数,从而提高监测精度。[结果]研究认为,与2m/8m分辨率的GF-1融合数据相比,系数修正后的16m分辨率GF-1数据在冬小麦种植结构监测与评价业务化运行工作中更具优势。基于16m GF-1数据的监测结果显示,2015年冀州市冬小麦种植结构与2014年相比变化明显,种植面积总体呈增长趋势。[结论]种植结构空间变化具有异质性,其中,冀州市北部冬小麦种植面积保持基本稳定,中部地区呈集中减少趋势,南部地区呈集中增加趋势。冬小麦种植结构变化的主要原因是受到棉花种植面积减少,以及种植习惯、种植模式变化等因素的影响。     

水足迹视阈下河北省农业用水驱动因素分析

目的 河北省地下水超采严重、水资源长期供需不平衡的背景下，探究河北省农业用水真实消耗情况及其驱动因素，对水资源安全、可持续利用具有重要意义。方法 文章基于作物需水量和作物实际用水量测度河北省农业生产蓝水足迹及绿水足迹，利用LMDI模型解析河北省农业用水变化的影响因素及驱动机理。结果 结果显示，2002—2018年河北省农业水足迹数量呈波动下降趋势，技术效应、种植规模效应和节水效应对河北省农业水足迹变化呈增量效应，其中技术效应对水足迹数量变化的正向驱动贡献值最大，这说明农业技术应用、规模效应带动和节水成效保障加快河北省农业节约用水进程；管理效应和种植结构效应对河北省农业水足迹数量变化呈减量效应，这说明水利化程度、农业种植结构给河北省农业节水带来一定程度的压力。结论 河北省水资源优化配置和高效利用，应重点强化农业节水技术、节水管理和结构调整。推广高效节水灌溉技术，推进水肥一体化建设；加大节水政策的宣传和培训力度，提高设施维护保持能力；优化各地区种植结构，持续推进“一季休耕，一季雨养”的种植模式，提升水资源和种植结构的匹配度，从而减轻河北省水资源短缺压力。     

SPAM模型和遥感结合提取华北地区春夏玉米种植面积

[目的]获取农作物空间分布信息,对于研究区域粮食安全、气候变化、陆地碳氮循环和水资源利用等都具有重要意义。[方法]该研究首先应用作物空间分配模型(SPAM-China模型),在5'×5'栅格尺度上重建了1980—2010年华北地区玉米空间分布信息;然后基于SPOT VEGETATION长时间序列NDVI数据,获取了该区域的作物熟制信息,并进一步划分出了华北地区春、夏玉米种植类型区;最后,重点分析了2000—2010年间华北地区春玉米和夏玉米种植区域的时空变化特征。[结果](1)1980—2010期间,华北地区玉米种植面积增加了360万hm2,增加面积集中在中南部地区,变化主要发生在2000年以后;(2)2000—2010期间,华北地区春玉米面积增加136万hm2,占该区玉米总种植面积的比例由17%上升至27%;夏玉米种植面积尽管也增加了87万hm2,但占该区玉米总种植面积的比重呈下降趋势;(3)春夏玉米混种区为华北地区玉米主产区,近年来呈现为春玉米增加、夏玉米减少的发展趋势,全区域92%春玉米面积增加和76%夏玉米面积减少均发生在春夏玉米混种区域内,可见该区以春玉米为代表的一熟制正呈现逐步取代以冬小麦—夏玉米为主二熟制的变化趋势。[结论]该文基于SPAM模型和遥感结合提取华北地区春、夏玉米种植面积的方法,为大区域、长时间尺度作物种植信息的获取提供了新思路。     

京津冀粮食安全与农业用水安全耦合协调研究

[目的]粮食安全与农业用水安全协调发展是实现农业可持续发展的前提与保障。[方法]文章通过构建粮食安全与农业用水安全评价指标体系,基于耦合协调模型、空间自相关、GWR模型,分析1985—2018年京津冀粮食安全与农业用水安全耦合协调度时空格局及驱动力。[结果]（1）粮食安全与农业用水安全评价指数及二者综合评价指数均呈波动上升趋势;（2）时间上,两者始终处于高耦合水平,耦合协调度呈波动上升趋势,协调程度整体较低,没有达到高度协调;空间上,各县域基本都为高耦合水平,耦合协调度冀中南功能拓展区高、冀西北生态涵养区低,整体处于濒临失调和基本协调之间;（3）耦合协调度空间集聚特征显著,中南部高―高集聚,西北部低―低集聚;（4）耦合协调度驱动力中,农业人口占比、高程和坡度主要为负向作用,农业产值占比、人均耕地面积、粮食单产、有效灌溉率及节水灌溉率主要起正向作用;高程、坡度、农业人口占比及粮食单产的影响较小,人均耕地面积、有效灌溉率、节水灌溉率及农业产值占比的影响程度大,其中人均耕地面积影响更显著。[结论]该文表明京津冀粮食安全与农业用水安全耦合协调关系有待进一步提升,各功能区内耦合协调关系发展差距较...     

略谈粮食生产的成本与效益

种植业是农村的主业，也是农民的主要经济来源和增收的重要途径。为此，国家采取了多种措施。调整产业结构，取得显著成效。实现农业增效、农民增收。需要提高农产品市场竞争力。提高农产品市场竞争力，一要改善品质，提高质量；二要降低成本。为了了解农业投入产出情况，帮助农民找到降低成本的途径，笔者最近对河北省主要种植作物冬小麦、夏玉米的生产情况做了一次调查。[编者按]     

理论极限灌溉水价探讨

以农作物的作物水分生产函数为理论基础,从经济学角度,根据边际成本和边际效益的概念,研究灌溉水价、灌溉用水量、农户收益三者之间的相互作用关系,讨论农户在一定条件下可承受的理论极限灌溉水价,为相关部门制定灌溉水价提供理论依据。以河北省冬小麦为例进行分析,绘制灌溉用水需求曲线和农户收益曲线,显示出灌溉用水量、农户收益随着灌溉水价变化而变化的趋势,并得出农户种植冬小麦时可承受的极限灌溉水价。     

多时相GF-1卫星PMS影像提取农作物种植结构

[目的]及时准确获取农作物种植结构信息,对农作物种植结构调整具有重要意义。[方法]文章以多期GF-1卫星PMS影像为主要数据源,通过分层分类方法成功提取了朱仙镇一个种植年内秋播蔬菜、冬小麦、春花生、早熟西瓜、夏玉米、夏花生等农作物,并通过叠加分析得到朱仙镇的农作物种植模式。[结果]朱仙镇有10种种植模式,以一年两熟的冬小麦-夏玉米为主要倒茬模式,占比49.7%,其他9种种植模式所占比例之和接近50%;从整体景观的角度对朱仙镇的主要作物种植模式进行衡量,斑块丰富度PR达到9.0,香农多样性指数SHDI达到1.483 6,说明朱仙镇种植模式多样,有利于多元农业种植结构发展;分层分类的方法能够延续最优提取结果的精度,各类作物提取精度均达到了80%以上。[结论]PMS影像的高分辨率能够清晰的表达地块边界,一定程度上呈现了非大宗作物的空间分布,GF-1卫星PMS为多尺度的农业监测提供了更多的选择。     

我国主要粮食作物蓝水用水时序分布图制作

［目的］明确实际蓝水用水的空间分布，有利于用水供需矛盾和水资源短缺分析，为进一步评价蓝绿水的投入量和利用效率，以及合理和高效管理农业水资源提供参考信息。然而目前有关农业用水的数据只有行政单元的统计数据，不利于进行空间分析。发展空间化模型，将统计数据空间化是解决该问题的有效途径。［方法］文章基于蓝水消耗量和蓝水需求量成正比的假设，构建蓝水用水空间化模型，利用气象数据、农业用水统计数据、灌溉农田分布图、主要粮食作物空间分布图、作物系数和生育期数据，生成2003—2012年1km分辨率的我国主要粮食作物（小麦、玉米和水稻）的蓝水用水空间分布图，分析蓝水用水的总体变化趋势以及影响各区域蓝水用水量的主导作物。［结果］（1）华北地区平均蓝水用水量最高。（2）大多数灌溉区蓝水用水量没有显著变化，每年蓝水用水量的标准差低于0004km3。蓝水用水量变化率的绝对值在夏季最大、冬季最小。（3）就各地来说，蓝水用水总量增加趋势最明显的是江苏省，减少趋势最明显的是上海市。（4）就不同作物来说，小麦、玉米和水稻的蓝水用水量增加趋势最明显的分别是江苏、黑龙江、江西，减少趋势最明显的分别是北京和上海。（5）东南沿海地区主要影响蓝水用水量的作物为水稻，在东北及华北地区主要影响蓝水用水量的作物为玉米，其他部分地区主要影响蓝水用水量的作物为小麦。（6）局部验证结果显示该文计算出的蓝水用水量与统计发布的数据存在很高的相关性（R2=095）。［结论］该文发展的蓝水空间化模型可以用于时序蓝水用水分布图的制作，具有一定的应用推广价值。     

河北省冬小麦—夏玉米干旱灾害风险评估

目的 通过分析河北省冬小麦和夏玉米的干旱灾害风险的时空分布格局,从致灾因子危险性、承灾体暴露性、环境敏感性、防灾减灾能力4个因子出发确定10个指标,为河北省农业防旱抗灾工作提供科学支持。方法 文章基于自然灾害理论,利用2000—2018年河北省气象站点数据,计算水分亏缺指数,并通过建立农作物减产率和水分亏缺指数的关系来确定不同干旱等级的临界阈值,建立基于信息扩散理论的干旱危险性评估模型。利用遥感数据以及统计年鉴数据,建立承灾体暴露性模型、环境敏感性模型和防灾减灾能力模型,在此基础上,对河北省冬小麦和夏玉米不同生育阶段进行干旱灾害综合风险评估。结果 （1）将信息扩散模型应用于小样本事件中,弥补资料不足带来的缺陷,可对不同级别的干旱进行风险评估;（2）干旱发生程度以轻度干旱和中度干旱为主,发生严重干旱的概率极低,致灾因子是影响旱灾程度的关键因素;（3）冬小麦和夏玉米在不同生育阶段风险的空间分布是不均的,高风险区和中高风险区呈现零星点状分布,冀中和冀南综合风险比较高,防灾减灾能力在一定程度上缓解了旱灾对该区的影响力度,而对于冀东地区来说,承灾体的暴露性以及防灾减灾能力决定了旱灾对该区的影响力度。结论 因此,建立的冬小麦和夏玉米不同生育期干旱灾害风险评估模型可有效地识别农业旱灾高风险区,服务于农业生产实践,可为防灾减灾提供支持。     

陕西省农业灌溉水资源保障程度及空间差异分析

[目的]文章选取2016年陕西省各市区农业灌溉水资源相关数据,分析其对粮食生产的影响,进而计算出陕西省及其各市区农业灌溉水资源对粮食生产保障程度,最终总结其存在的空间差异,并提出差异化的解决措施,以保障陕西省粮食安全。[方法]选用农业灌溉水资源保障度分析模型,针对陕西省各市区的水资源供需情况、粮食种植结构及产量和农作物灌溉情况,对陕西省及其各市区的农业灌溉水资源保障程度进行计算,研究其空间差异性。[结果]陕西省农业灌溉水资源保障度为101.84%,基本上能满足农业灌溉用水需求,但已迫近水资源供给紧张的边缘。陕西省农业灌溉水资源保障度呈显著的空间差异,关中地区农业灌溉水资源保障度P为82.20%,农业灌溉水资源轻度缺乏,属于资源型缺水现象;陕北地区农业灌溉水资源保障P为112.38%,影响该地区农业生产发展;陕南地区农业灌溉水资源保障P为145.92%,农业灌溉水资源丰富,灌溉耕地能够得到用水保障。[结论]农业灌溉水资源对粮食生产具有重要的作用,陕西省农业灌溉用水资源存在较大的空间差异性,需要参考不同地区的农业灌溉水资源保障度数值,采取不同的节水策略,以保障粮食安全生产。     

Integrated assessment of cropping patterns under different policy scenarios in Quzhou County,North China Plain

Agricultural land use is affected by government policies and leads to different consequences of regional sustainability. In this work, changes in cropping patterns including acreage, cropping locations and management-related environmental impacts were simulated under various policy scenarios for Quzhou County, China. This county is in China's major agricultural region, the North China Plain. Four dominant crop systems were categorized (winter wheat/summer maize, winter wheat/summer maize/spring maize, cotton, and vegetables) and analyzed, following two alternative policy scenarios that either prioritized government funding to subsidize crop production (“subsidy” scenario) or promoted advanced irrigation techniques (“technique” scenario). Input–output coefficients for all four crop systems were determined, mainly irrigation demand, yield, and price of produce, but other factors like a limited area of arable land and scarce regional water resources were also considered. For the simulation, a LINDO Inc. system was linked with the CLUE (Conversion of Land Use and its Effects) model. Temporal changes of crop systems were simulated with the LINDO system, whereas spatial dynamics of cropping patterns were simulated with the CLUE model, based on land suitability maps. The results show that crop patterns changed variably with time under the two scenarios, and water availability was the primary constraint on sustainability of land use. Under the subsidy scenario, winter wheat/summer maize/spring maize became dominant across the entire county, replacing other crop systems. In contrast, the vegetable system gradually occupied farmland surrounding the township under the technique scenario. The different policies produced opposite consequences for regional sustainability. Although a “subsidy” policy contributed to farmers’ income, it did not encourage water conservation for sustainable crop production, leading to land abandonment because of water shortage. In contrast, the “technique” policy partially cut direct financial benefits to farmers, but promoted water conservation and made a substantial contribution to agricultural sustainability.     

辽宁农业灌溉用水影响因素时空差异性研究

目的 文章基于2000—2019年辽宁农业灌溉用水相关数据，将农业灌溉用水压力、效率、用水价格、种植结构等因素纳入农业灌溉用水需求模型，估计各影响因素对农业灌溉用水需求的影响，更好地保障粮食和水资源安全。方法 利用时空地理加权回归模型研究辽宁各地级市农业灌溉用水影响因素作用的时空差异性。结果 （1）不考虑影响因素作用的时空差异性，用水价格和农村居民人均收入变动对辽宁农业灌溉用水需求的影响特别小。（2）考虑到影响因素作用的时空差异性，除了朝阳和大连，其余各地级市农业灌溉用水需求的价格弹性在2014年前后呈现出负向增大的态势，水价改革还有较大的效力空间。（3）辽宁农业灌溉用水效率和种植结构的回归系数在空间上呈现出中部低，四周高的特点。（4）城镇化程度对农业灌溉用水需求的影响呈现出由东北向西南逐渐递减，由正向较强逐渐向负向较强的演变。结论 依据辽宁农业灌溉用水的各影响因素的作用强度，种植结构、用水效率和城镇化程度是影响辽宁农业灌溉用水需求的主要因素，合理制定城镇化规划对该因素回归系数呈显著上升趋势的地级市尤为重要。     

山东省粮经作物播种比例演变及结构优化研究——基于1986～2015统计数据

[目的]目前我国农业主要矛盾是结构性失衡,作为种植业大省的山东省的农业结构性矛盾更为突出,种植业供给侧结构性改革势在必行。[方法]选取山东省1987~2016年农业统计年鉴中有关1986~2015年粮食作物和经济作物以及同类作物不同品种的播种面积的统计数据,运用统计分析法、图表法和对比分析法,分析山东省粮经作物播种面积比例演变特点,以及粮食作物和经济作物各自内部播种面积比例演变特点。[结果]30年间,山东省粮食作物播种面积及占比呈缓慢下降趋势,而经济作物播种面积和占比则持续上升,但大豆、棉花等经济作物国际市场依存度持续走高。从粮食作物和经济作物具体品种来看,玉米、蔬菜、瓜果播种面积持续大幅度上升,而大豆、棉花播种面积连年下降。[结论]山东省应在遵循国家发展粮经饲统筹的"三元"种植结构的政策导向基础上,兼顾种植户的经济利益,顺应消费者需求变化,从种植制度与生产方式安排、农作物品种选择、农作物品质提升3个方面进一步优化种植业结构。     

农业用水非农化对农户粮食生产用水行为的影响基于山东省728份农户调查数据

目的 农户作为微观经营主体,其节水技术的采用将提高粮食生产用水效率,达到节约水资源与保证粮食生产的双重目的。通过分析农户粮食生产用水行为,探讨水资源短缺约束对农户粮食生产技术采用的诱致效应。方法 文章基于2019年对山东省728份农户的调查问卷数据,以农户行为理论为基础,综合运用统计分析、Logit模型等方法,对农业用水非农化约束下农户的粮食生产用水行为进行分析。结果 在农业用水非农化态势下,作为理性经济人的农户倾向于采用节水技术,以保证粮食生产。农户年龄、家庭农业劳动力人数、灌溉水源与灌溉方式对其节水技术的采用影响显著为负,农业年收入、小麦及玉米种植面积对农户节水技术的采纳行为影响显著为正。结论 规模化经营是大型节水设施应用的基本条件,应当加快农地流转,推进粮食生产规模化经营,提高粮食灌溉的规模化和标准化水平;同时加快建立科学合理的农业水价改革制度,促进农民节约农业用水,以此实现水资源利用效率提高与粮食生产能力稳定的双重目标。