作物需水量是指作物生长发育所需要消耗的水量，是确定作物灌溉制度以及地区灌溉用水量的基础，是流域规划、地区水利规划、灌溉工程规划设计和管理的基本依据[1]。全面了解作物需水耗水规律，对于节水农业的发展、水资源的节约管理，水分利用效率的提高以及作物产量的模拟预测，均具有重要意义。随着对气候变化和水资源短缺的高度关注，作物需水量计算以及对气候变化响应的研究增多[2-5]。在关于作物需水量的研究中，李春强等[6]对近35a来河北主要农作物需水量的变化趋势进行研究，认为河北省主要农作物冬小麦和玉米的需水量近35 a呈现减少趋势。刘晓英等[7-8]利用6个城市站分析了华北平原冬小麦和夏玉米近50 a作物需水量的变化趋势和原因，以及未来气候变化对该地作物需水量的影响。曹红霞等[9]利用FAO-PM公式计算了关中地区主要作物的需水量，结果关中地区冬小麦需水量无一致变化趋势，夏玉米需水量呈不显著减少趋势。

邢台位于河北省中南部，太行山脉南段东麓，华北平原中部，晋冀鲁三省之中。年平均气温在12℃～14℃，是华北平原典型的一年两熟制农业主产区。农业作物主要以小麦、玉米、谷子、花生、棉花为主，是全国优质粮和棉花生产基地。本文研究的夏玉米是邢台市主要粮食作物，种植广泛，常年种植面积3×105hm2左右，在全年粮食生产中占有重要位置[10]。近年来邢台地区玉米产业化经营发展迅速，玉米加工业已由原来的粗加工向精深加工方向发展，由产业化带动的玉米种植面积有了进一步的扩大。目前针对邢台地区农作物需水量的研究尚不多见，了解邢台地区农作物需水量的变化特征以及与气候之间的关系，可以为邢台地区水资源合理配置及作物结构布局提供科学参考，同时也可以为制定适应气候变化的农作物栽培及水资源利用政策提供理论依据。

1 资料来源与方法

1.1 资料来源

本文所采用的数据来源于河北省气象信息中心，以邢台地区17个国家气象站为研究对象。选取了这些站点1972—2014 年的地面气象日观测数据，包括气温(含平均气温，最高气温，最低气温等)，水汽压，日照，风速等数据。夏玉米生育期资料来自邢台内丘农气站人工观测数据。

1.2 需水量的计算

作物需水量大多利用作物系数和参考作物蒸散量计算。最早的参考作物蒸散量的计算由英国科学家Penmen提出[11]，该方法经过了多次修正。1998 年世界粮农组织(FAO)将Penmen-Monteith方法作为计算参考作物蒸散量的方法向全球推广[12]。计算公式如下：

式中，ET0是潜在蒸散量(mm)，Rn是冠层表面净辐射(MJ·m-2)；冠层反射系数α取0.23；G是土壤热通量(MJ·m-2)；T是日平均气温(℃)；es是饱和水汽压(kPa)；ea是实际水汽压(kPa)；Δ是饱和水汽压-气温关系曲线在T处的切线斜率；γ是湿度计常数；U2是2 m高处的日平均风速(m·s-1)。作物需水量可根据参考作物蒸散量计算得到，公式如下：

式中，ETc是作物需水量(mm)，KC是作物系数，ET0是参照蒸散量(mm)。作物系数和作物的生育阶段有关，将夏玉米的生育阶段划分为3个时段，即生长初期，生长中期，生长末期，各个阶段的作物系数分别为0.3,0.15,0.6。

1.3 分析方法

运用趋势分析，相关系数，Morlet小波分析，空间插值等方法对邢台地区夏玉米时空分布特征进行分析。

2 结果与分析

2.1 夏玉米需水量年际变化趋势分析

使用上述公式，计算得到邢台地区17个站点夏玉米全生育期和各生育阶段需水量区域平均值的时间变化序列，结果表明：邢台地区夏玉米全生育期年均需水量为426 mm，最大值为516 mm，出现在1972年，最小值为368 mm，出现在1993年。在夏玉米各生育时段，生长中期需水量最大，历年平均为334 mm，占全生育期的比重为78.4%；生长末期需水量历年平均为69 mm，占全生育期需水量比重为16.1 %；生长初期需水量最小，历年平均为23 mm，占全生育需水量比重为5.4%。

对邢台地区17个站点1972—2014 年夏玉米全生育期和各生育阶段需水量的平均值进行趋势分析，由图1可以看出夏玉米全生育期和各生育阶段的需水量均呈下降趋势。由表1可知，全生育期年需水量的趋势变化为-1.01 mm，各生育阶段中，生长中期趋势变化最大，年变化量为-0.65 mm，生长初期的趋势变化最小，年变化量为-0.13 mm；在近43 a的时间序列中，邢台地区夏玉米全生育期、生长初期、生长末期的需水量下降趋势变化均通过了信度0.01的显著性检验，生长中期趋势变化通过了信度0.05的显著性检验，表明了下降趋势明显,该结果也与李春强等[6]、刘晓英等[7-8]、曹红霞等[9]学者对夏玉米需水量的研究结果一致。

文章来源：《邢台学院学报》 网址: http://www.xtxyxb.cn/qikandaodu/2020/1027/434.html

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