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“气候变化与环境可持续性”专栏 | MDPI IJERPH:气候变化是否增加了黄河下游冬小麦和夏玉米作物需水量? 精选

已有 3926 次阅读 2023-1-13 09:35 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

引言

农业用水占水资源消耗的70%以上,制约着社会经济发展,且直接关乎粮食安全问题。自20世纪80年代以来,全球年平均地表温度持续上升,对全球水循环产生了重要影响,农业水资源可持续利用面临着严峻挑战。作物需水是农业用水的关键参数,探究作物需水时空变化及其气候响应,对有效应对气候变化与加强农业水资源管理具有重要意义。气候变化对作物需水的影响成为近年来的热点话题,人们围绕作物需水时空格局、影响因素及未来趋势模拟展开大量研究,但是气候变化对不同种类作物需水的影响机理和实际效应仍需深入探索与对比分析。

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图片来源:pexels。


黄河流域是我国重要经济地带与生态屏障,黄河流域生态保护与高质量发展也是我国的重大国家战略。黄河下游地区同时是我国重要的粮食产区,农业灌溉需水量大,但区域水资源短缺,水资源供需矛盾突出。开展黄河下游地区作物需水变化规律研究有助于缓解水土资源矛盾、推动流域高质量发展。


研究内容

本篇发表在 International Journal of Environmental Research and Public Health (IJERPH) 期刊的论文,利用逐日气象资料,基于 Penman - Monteith 模型和作物系数法,估算了黄河下游1981年至2019年冬小麦和夏玉米需水量;结合趋势检验、敏感性和贡献分析,揭示了不同气象因子对作物需水变化的影响和实际贡献,从气候变化角度探讨作物需水变化的主要原因,以期为实现黄河下游农业水资源可持续利用与管理提供重要支撑。


研究结果表明,气候变化对作物需水的影响具有明显的时空分布特征,受区域特征和研究时间段的影响。作物总需水量从西南向东北逐渐增加,数值从 839 mm 升高到 1038 mm (图1a)。滨州、东营、济南和德州的作物总需水量较高 (>1000 mm),而周口、许昌、开封和商丘作物总需水量较低 (<900 mm)。此外,冬小麦和夏玉米需水量也是北高南低,空间格局与总需水量较为一致。

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图1. 作物需水量情况:(a) 总需水量;(b) 冬小麦和 (c) 夏玉米。


气候变化因子对作物需水变化的影响研究表明:风速是影响长江流域冬小麦和夏玉米需水量的主导因素。风速对冬小麦和夏玉米总需水量的贡献为-6.47%,表明风速下降可致使导致作物总需水量下降6.47%。风速对冬小麦需水量变化的影响强于夏玉米。温度升高致使作物总需水量上升2.92%,最高和最低温度导致的上升量分别为1.39%和1.53%。日照时数减少致使需水量下降,对冬小麦和夏玉米需水量影响分别为-1.88%和-2.64%。相反,相对湿度降低致使作物需水量的增加,但其对作物需水量的影响最小。

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图2. 气候变化因子对作物需水变化的贡献。


研究总结

总的来说,风速对冬小麦和夏玉米的需水影响相对较大,而气温的升高会带来作物需水的增加。在全球变暖背景下,需要持续关注气温变化影响。虽然本文发现气候变化对黄河下游冬小麦和夏玉米的影响较为相似,但精细化农业管理仍需关注不同作物的需水特征差异。事实上,气候变化对作物需水的影响较为复杂,与区域气候特征和作物特性等因素密切相关,不同气象因子间的相互作用也增加了结果的不确定性,未来应充分考虑多因素影响并积极探索新方法以更好地评估气候变化对作物需水的影响。


原文出自 IJERPH 期刊

Jia, K.; Zhang, W.; Xie, B.; Xue, X.; Zhang, F.; Han, D. Does Climate Change Increase Crop Water Requirements of Winter Wheat and Summer Maize in the Lower Reaches of the Yellow River Basin? Int. J. Environ. Res. Public Health 2022, 19, 16640. 

撰稿人:何宝杰


专栏简介

“气候变化与环境可持续性”专栏由 Buildings、Sustainability 期刊编委何宝杰研究员 (重庆大学) 主持,专注于气候变化缓解适应、气候韧性以及低碳城市等领域的前沿进展。


专栏编辑

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何宝杰 研究员

重庆大学

博士,重庆大学建筑与城市规划学院研究员、博士生导师,气候韧性与低碳城市中心负责人,日本广岛大学可持续发展与和平教育研究院荣誉研究员。于澳大利亚新南威尔士大学建筑环境学院获博士学位,并曾担任副研究员。主要研究方向为全球/局部气候变化下的城市高温缓解适应、零能耗建筑和被动式住宅设计等。在高级别 SCI、SSCI 期刊发表同行评审论文百余篇,并在多个重大会议上作口头报告。曾参与中国及澳大利亚能源和建筑环境研究项目10余项,受邀担任多个国际知名期刊和会议的专题主编、首席客座编辑、副主编、编委、会议主席、分会主席、科学委员会、特约审稿人等。获得2022年科睿唯安全球高被引科学家、2022年可持续青年科学家奖、2021年获绿色人才奖 (德国) 和2019年获国家优秀留学生奖学金 (中国)。于2020、2021、2022年连续入围 Mendeley 全球顶尖2%科学家。

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