华北平原粮食作物需水量对气候变化的响应特征

汪明霞

（黄河水利职业技术学院，河南开封 475003）

在我国，华北平原作为我国主要粮食生产基地，粮食产量占据全国产量的10.73%，在粮食生产过程中，对水资源的需求非常大，据统计，华北平原农田灌溉总量每年平均能达到261.3亿m3/a，地下水供应量高达60%[1]。

1 华北平原的简单概况和数据来源

1.1 华北平原的简单概况 华北平原是我国主要产粮基地，以冬小麦、夏玉米一季两轮为主要种植方式，粮食年产量越5 700万t/a，在农田灌溉时，灌溉用水主要以地下水为主[2]。华北平原的主要水系是海滦河水系、黄河中下游水系。本次采用的数据主要来源于气象局监控数据，随机选择了三义寨、大功、广利灌区近20年的数据进行计算，尽可能地保证计算数据能代表华北平原整个区域。

1.2 粮食作物需水量对气候变化响应特征的研究方法 采用联合国FAO研发的彭曼公式的EToCalculatorV32软件，对粮食作物需水量ET0进行计算[3]。在计算过程中，空气湿度（%）、风速（m/s）、日照时间和辐射强度等均可直接利用自带软件计算，并进行统计评价，计算数值的准确性有保障。

WR表示粮食作物的需水量（mm），ET0表示参照作物的需水量（mm），KC表示作物的需水系数。IR表示粮食灌溉的需水量（mm），Pe表示作物生育期间的降水量（mm）。

在粮食生长期间，降水量与时间段有关，若以旬为时段进行计算，利用以下公式能够保障计算的精度。

其中，P表示农作物在剩余期间内的降雨量（mm）。

采用以下公式，能够计算作物的自然缺水率。

其中，Wa表示粮食作物的自然缺水率。

2 粮食需水量对气候变化响应特征的结果分析

在天气发生器（NCC/GU-WG）生成现状的条件下，本次研究中三个灌区的逐日最高气温、逐日最低气温、逐日降水量可直接由统计软件得出。由相关软件分析得出，三义寨、大功、广利灌区三个地区逐日最高温的系数为0.874 6、0.862 8、0.867 3，逐日最低温的系数为0.916 2、0.902 3、0.904 7，数据显示，所应用的统计软件可信度较高。

利用上述公式计算三义寨、大功、广利灌区内粮食作物的需水量、灌溉需水量，分析发现，年作物需水量与年均最高气温关系较大，具体可见图1。由计算可知，在华北平原现状条件下，三义寨地区年最高气温增高1 ℃，则需水量会相应增长38.80 mm；大功灌区年最高气温增高1 ℃，则需水量会相应增长44.83 mm；广利灌区年最高气温增高1 ℃，则需水量会相应增长50.54 mm，三个区域需水量呈现出三义寨＜大功＜广利灌区的趋势，由三个地区的区域显示，需水量呈现出增大趋势。

图1 年均最高气温与作物年均需水量间的关系图

之后，相关人员在RCP4.5气候下，再次对三个区域的需水量展开测量，结果显示，当每年最高气温增高1 ℃时，三义寨灌区的需水量会相应增长29.12 mm，大功灌区的需水量会相应增长44.24 mm，广利灌区的需水量会相应增长39.59 mm，三个区域需水量呈现出三义寨＜广利灌区＜大功的趋势。由此可见，气候变化的情况下，粮食作物的需水量也相应变化。通过计算，最终结果显示，在华北平原地带，年均气温每升高1 ℃，则农作物的需水量平均增大38.8 mm。

3 结论

由上文可知，粮食作物需水量与当地年均最高气温息息相关，现状气候条件下，年最高气温每升高1 ℃，则三义寨灌区粮食作物的需水量增长了38.80 mm，大功灌区增长44.83 mm，广利灌区增长了50.54 mm；在RCP4.5气候条件下，年最高气温每升高1 ℃，作物三义寨灌区粮食作物的需水量增长了29.12 mm，大功灌区增长了44.24 mm，广利灌区增长了39.59 mm。