
Temporal and Spatial Variation Characteristics of Water Supply and Demand of Peanut in Eastern Hebei Province in Past 50 Years
FEIXiaochen, MAFenglian, ZHENGYanping, SUHailiang, WANGMeng, HEChuan
Journal of Agriculture ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (5) : 91-100.
Temporal and Spatial Variation Characteristics of Water Supply and Demand of Peanut in Eastern Hebei Province in Past 50 Years
The aim of this study is to analyze the water supply and demand of peanut in eastern Hebei Province, in order to provide a scientific basis for the development of reasonable irrigation strategies. Based on the data from 16 national meteorological stations and Zunhua Agro-meteorological Station in the region, the temporal and spatial variation characteristics of water supply and demand of peanut in eastern Hebei Province from 1973 to 2022 were analyzed by using the Penman-Monteith formula and the segmented single-valued average crop coefficient method. The results showed that over the past 50 years, the mean values of effective precipitation and precipitation coupling degree of peanut in eastern Hebei Province in the whole growth period were 312.3 mm and 0.63, respectively, showing a decreasing trend (P<0.1); the mean value of water requirement was 462.9 mm, with a non-significant increasing trend; and the interannual variability of effective precipitation was greater than that of water requirement. The interannual trend of physical quantity in each growth stage was consistent with that of the whole growth period, but none of them was significant, and the interannual variability was significantly greater in the seedling stage and flower-needle stage than in the pod-setting stage and full-fruiting stage. The comparison of water supply and demand in different growth stages revealed that the precipitation coupling degree ranged from 0.08 to 0.97, and the order of their mean values was: full-fruiting stage > pod-setting stage > seedling stage > flower-needle stage. The spatial distribution of the precipitation coupling degree of peanut in eastern Hebei Province was lower in the south than in the north at the full-fruiting stage, and lower in the southwest than in the northeast part of the region at the other growth stages and the whole growth period, the high value area was mainly concentrated in the urban area of Qinhuangdao and the northern mountainous area of Qinhuangdao, while the low value area was located in Caofeidian and around the urban area of Tangshan. The probability of peanut drought in eastern Hebei Province showed an increasing trend; especially the increase of drought risk during flower-needle stage was more significant. Among the major peanut-producing counties in the region, the probability of drought occurrence was higher in Fengrun and Fengnan.
eastern Hebei Province / peanut / water requirement / water supply and demand / irrigation strategy / penman-monteith formula / precipitation coupling degree / drought risk / effective precipitation
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采用郑州市近40a气象资料,分析研究了郑州市主要作物需水量以及各作物生育期内气象因子(降雨、平均风速、平均气温、平均相对湿度、日照时数、日最高气温、平均气压、平均水气压)变化趋势,用主成分回归分析法确定影响各作物的主要气象因子,并探讨了主要气象因子与相应作物需水量的关系。结算结果表明:玉米、水稻、棉花的作物需水量有减少趋势,小麦、花生、油菜作物需水量有增加趋势;通过主成分回归分析,得出影响水稻、玉米、棉花、花生作物需水量的主要气象因子是日照时间,影响小麦、油菜作物需水量的主要气象因子是平均相对湿度;经计算得到日照时间每减少1%,水稻、玉米、棉花和花生作物需水量分别减少2.45mm、2.25mm、2.55mm和1.71mm;平均相对湿度每减少1%,小麦和油菜的作物需水量分别增加1.81mm和1.42mm。
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为探究气候变化对河北省农业生产的影响,本文基于8个典型气象站近60年的气候资料,应用FAO推荐的Penman-Monteith模型,分析了1955—2014年河北省夏玉米全生育期和不同生育期的需水量和缺水量的时空格局,并利用Pearson相关分析、偏相关分析法对其需水量和缺水量的主要影响因子进行探讨。结果表明:①近60年河北省夏玉米全生育期需水量和缺水量均呈显著下降趋势,变化倾向率分别为-23.34mm?10a-1和-16.15mm?10a-1;不同生育期的需水量和缺水量的趋势变化与全生育期保持一致;快速发育期的需水量和缺水量最大,分别为138.08mm和95.75mm,成熟期需水量最小,为30.38mm,初始生长期缺水量最小,为24.12mm。②全生育期和不同生育期的需水量和缺水量由东北向西南逐渐递减,大致呈以黄骅一带为高值中心,向邢台、邯郸和南宫一带形成低值区的空间过度。③日照时数和风速的减小是导致河北省夏玉米需水量和缺水量下降的主要原因。
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基于山东省17个气象站1961—2012年的逐日气象资料,利用FAO推荐的Penman-Monteith公式及作物系数对棉花各生育阶段的作物需水量进行估算,并利用同期降水量计算了各生育阶段的降水与作物需水耦合度,最后采用反距离插值法生成山东省棉花各生育阶段耦合度的分布图,并对耦合度的时间序列进行趋势分析。结果表明:山东植棉区棉花全生育期降水与作物需水耦合度多年平均值在0.692~0.847之间,全生育期耦合度的空间变化趋势为西部、北部低,由此向东、向南递增;播种期和吐絮成熟期耦合度普遍较低,而蕾期和花铃期的耦合度明显高于其他生育季节;东营、惠民、德州等棉花种植面积最集中的北部和西北部站点全生育期、吐絮成熟期耦合度大于0.6和0.8的保证率明显低于其他地区。播种期、苗期和吐絮成熟期耦合度在多数站点趋于减少趋势,而苗期则有76.5%站点耦合度趋于增大趋势。
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利用1980—2014年鲁中地区气象资料和冬小麦生育期资料,采用Penman-Monteith模型和单作物系数计算冬小麦各生育阶段需水量,利用美国农业土壤保持局推荐方法计算有效降水量、水分盈亏指数(CWSDI)和灌溉需水量,对冬小麦不同生育阶段的需水量、有效降水量、水分盈亏指数及灌溉需水量时空变化进行分析。结果表明:近35 a来,鲁中平原地区冬小麦全生育期需水量呈弱的减少趋势,山区呈增加趋势;拔节—乳熟期是需水量最大的阶段,呈减少趋势,强度中心在中部地区。有效降水量全生育期呈减少趋势,拔节—乳熟期呈增加趋势,强度中心在中部地区;除平原地区的越冬期外,其它生育阶段有效降水量呈减少趋势。CWSDI全生育期呈减少趋势,乳熟—成熟期减少幅度最大,自中部向南北两边递减。为满足冬小麦需水要求,全生育期平均灌溉需水量515 mm,呈上升趋势,强度中心在西部地区,拔节—乳熟期是灌溉需水量最大的阶段,呈减少趋势,返青—拔节期是增加趋势最明显的阶段。
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了解宁夏中南部地区马铃薯的需水规律和水分供需状况,可为合理安排补灌制度,提高水分利用率提供支持。采用FAO PM 56方法和农田水分平衡方程,通过细化K<sub>c</sub>系数,分析了马铃薯历年逐旬需水量、耗水量和水分盈亏变化。结果表明:马铃薯全生育期需水465.1~677.3 mm,与气温和降水量分别呈极显著正相关和负相关,需水量在高温年偏多,低温年偏少,在多雨年偏少,少雨年偏多。苗期和块茎膨大期水分盈亏为正值,6—8月上旬大部为负值,即有7—12个旬的水分亏缺超过10 mm/旬。缺水时段从南到北逐渐延长,缺水量逐渐增多,中部干旱带6—8月累积水分亏缺300 mm以上。为此,可选择耐旱品种,实施低耗水前茬休耕轮作、地膜覆盖、垄沟栽培、水分亏缺期节水补灌等措施,支撑马铃薯产业可持续发展。
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