定量化评估未来气候变化条件下农田水分利用和作物产量变化,并探究适应气候变化的灌溉策略对水资源紧缺粮食主产区的农业可持续发展具有重要意义。该研究应用改进的SWAT(soil and water assessment tool)模型与CMIP6(coupled model inte...定量化评估未来气候变化条件下农田水分利用和作物产量变化,并探究适应气候变化的灌溉策略对水资源紧缺粮食主产区的农业可持续发展具有重要意义。该研究应用改进的SWAT(soil and water assessment tool)模型与CMIP6(coupled model intercomparison project phase 6)的大气环流模式(general circulation model, GCM)相结合的方法,在3种共享社会经济路径(SSP1-2.6, SSP2-4.5和SSP5-8.5)下评估了未来时期(2041-2070年)海河平原实际蒸散量、灌溉量、地下水净使用量(net groundwater use, NGU)和作物产量的变化情况,探究了未来气候情景中适宜的作物灌溉策略。结果表明:1)与历史时期(1971-2000年)相比,未来时期区域年实际蒸散量增加5.5%、年灌溉量和年地下水净使用量分别减少5.9%和25.8%。在SSP5-8.5情景下,年实际蒸散量的增幅最低,年灌溉量和年地下水净使用量的减幅最高。2)相较于历史时期,未来时期冬小麦和夏玉米产量分别增加14.3%和6.5%,其中夏玉米产量增幅随温室气体排放情景的增强而降低。3)在未来气候情景中,雨养夏玉米结合冬小麦拔节期进行灌溉(灌水定额为25 mm,根据自动灌溉系统确定灌水频率)或可最大限度地实现该区地下水资源恢复。从确保粮食安全的视角,推荐雨养夏玉米与冬小麦在拔节期和灌浆期灌溉相结合。研究结果可为区域农业水资源合理规划、可持续的粮食生产政策的制定提供参考。展开更多
南水北调工程向华北输水与地下水压采的实施,一定程度改变了海河平原供用水格局,影响了海河平原的地下水储量。准确监测地下水储量变化是水安全保障和地下水战略储备的基础。本研究以水资源公报数据为基准,比较了重力卫星(GRACE)不同的...南水北调工程向华北输水与地下水压采的实施,一定程度改变了海河平原供用水格局,影响了海河平原的地下水储量。准确监测地下水储量变化是水安全保障和地下水战略储备的基础。本研究以水资源公报数据为基准,比较了重力卫星(GRACE)不同的信号处理方法和相关产品,反演了2003—2020年海河流域总水储量及其平原区地下水储量变化,分析了海河流域2000—2019年供用水结构变化和水量平衡关系,量化了总水储量变化对流域蒸散发估算的影响。结果表明:GRACE JPL Mascons数据反演的海河平原地下水储量变化与水资源公报数据的决定系数最高;2003—2020年海河平原地下水储量总体分3阶段呈下降趋势,2003—2011年、2012—2015年和2016—2020年的下降速率分别约为-23.9±1.3亿m^(3)a、-75.5±5.3亿m^(3)a、-37.3±2.6亿m^(3)a;在不考虑海河流域年总水储量变化条件下估算的2003—2019年多年平均蒸散量(521 mm a),与考虑年总水储量变化的多年平均蒸散量(530 mm a)相差约10 mm a,但年蒸散量差异最高可达约80 mm a(2014年)。研究结果为认识近二十年海河平原地下水储量的变化提供了最新参考。展开更多
文摘南水北调工程向华北输水与地下水压采的实施,一定程度改变了海河平原供用水格局,影响了海河平原的地下水储量。准确监测地下水储量变化是水安全保障和地下水战略储备的基础。本研究以水资源公报数据为基准,比较了重力卫星(GRACE)不同的信号处理方法和相关产品,反演了2003—2020年海河流域总水储量及其平原区地下水储量变化,分析了海河流域2000—2019年供用水结构变化和水量平衡关系,量化了总水储量变化对流域蒸散发估算的影响。结果表明:GRACE JPL Mascons数据反演的海河平原地下水储量变化与水资源公报数据的决定系数最高;2003—2020年海河平原地下水储量总体分3阶段呈下降趋势,2003—2011年、2012—2015年和2016—2020年的下降速率分别约为-23.9±1.3亿m^(3)a、-75.5±5.3亿m^(3)a、-37.3±2.6亿m^(3)a;在不考虑海河流域年总水储量变化条件下估算的2003—2019年多年平均蒸散量(521 mm a),与考虑年总水储量变化的多年平均蒸散量(530 mm a)相差约10 mm a,但年蒸散量差异最高可达约80 mm a(2014年)。研究结果为认识近二十年海河平原地下水储量的变化提供了最新参考。
