保定市主要作物需水量和缺水量特征分析*

曹永強(qiáng)，趙博雅，袁立婷

(遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，大連 116029)

0 引言

河北省是我國(guó)主要的農(nóng)業(yè)大省，作為環(huán)首都經(jīng)濟(jì)圈中以農(nóng)業(yè)為主的地區(qū)，其農(nóng)業(yè)增加值較高[1]，該省耕地面積達(dá)600萬(wàn)hm2，居全國(guó)第4，是全國(guó)糧油主產(chǎn)區(qū)之一[2]。同時(shí)河北省也是資源型缺水省份，水資源的開(kāi)發(fā)利用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了供水量，地表水的開(kāi)發(fā)利用程度極高，地下水超采嚴(yán)重，以致形成了全國(guó)最大的地下水漏斗區(qū)，進(jìn)而引起了一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[3]。農(nóng)業(yè)用水量已占河北省總用水量的60%以上[4]。因此，為了合理分配利用有限的水資源，對(duì)農(nóng)作物用水量的確定顯得尤為重要。

作物需水量指作物在整個(gè)生育期中需要的水量，是農(nóng)業(yè)用水量的重要組成部分。近年來(lái)，對(duì)作物需水量的研究逐漸引起了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业母叨戎匾暋?guó)外有些學(xué)者則側(cè)重于對(duì)作物需水量影響因子的研究。Chowdhury等[5]通過(guò)預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)沙特阿拉伯的Al-Jouf從2011—2050年作物需水量隨溫度的單位升高而平均增加2.9%，平均氣溫是影響作物需水量的最主要的氣象因子； Nkomozepi等[6]采用GCM模型和CROPWAT模型對(duì)津巴布韋自然農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)玉米的需水量進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，揭示了氣候變化對(duì)作物需水量的影響程度。國(guó)內(nèi)主要集中在對(duì)地區(qū)作物需水量的計(jì)算及趨勢(shì)分析、建立模型以期完善用水系統(tǒng)。邵東國(guó)等[7]基于時(shí)間序列法，建立區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉用水量長(zhǎng)期預(yù)報(bào)分解模型，并應(yīng)用到南水北調(diào)中線供水區(qū)； 張兵等[8]基于L-M優(yōu)化算法BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立作物需水量的預(yù)測(cè)模型并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，誤差較小，為灌溉控制系統(tǒng)的完善提供了有效途徑； 孫爽等[9]采用FAO推薦的彭曼公式和作物系數(shù)，對(duì)中國(guó)22個(gè)省的冬小麥的需水量進(jìn)行計(jì)算并分析其趨勢(shì)變化； 李春強(qiáng)等[10]利用同樣的研究方法計(jì)算了河北省35年來(lái)各地區(qū)的冬小麥和夏玉米的需水量和缺水量并對(duì)其進(jìn)行變化趨勢(shì)分析。

文章選取河北省保定市作為典型區(qū)域，采用FAO推薦的公式以及分段單值平均系數(shù)法等對(duì)選定區(qū)域的冬小麥、夏玉米、棉花3種典型作物的作物需水量、有效降水量、缺水量及水分盈虧指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，時(shí)間范圍為1956—2015年，并通過(guò)M-K法，對(duì)保定市近60年的主要作物需水量和缺水量的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。該文的研究結(jié)果對(duì)河北省農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，提高水資源利用率等方面具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

河北省保定市位于河北省中部、華北平原中北部，是京津冀地區(qū)的中心城市之一。地理坐標(biāo)位于38°10′N(xiāo)～40°00′N(xiāo)， 113°40′E～116°20′E之間，國(guó)土面積為2.2萬(wàn)km2。保定受大陸性季風(fēng)氣候的影響，年均氣溫差距較大。年均降水量在500mm左右，降雨主要集中在7—8月，約占總降水量的60%。保定市多年平均水資源總量29.78億m3，第一產(chǎn)業(yè)為農(nóng)業(yè)，種植面積約82.07萬(wàn)hm2。近15年左右農(nóng)業(yè)用水量呈下降趨勢(shì)， 2000年的農(nóng)業(yè)用水量為28.21億m3、2010年為23.71億m3、2014年為18.98億m3，農(nóng)業(yè)用水在總用水量中占絕大比例，農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的比例也呈降低趨勢(shì)。保定市在京津冀農(nóng)業(yè)協(xié)同發(fā)展中占有明顯的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，作為耕地面積和人口最多的河北省城市，保定市的農(nóng)業(yè)已具有一定的產(chǎn)業(yè)特色與優(yōu)勢(shì)[11]。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

該文所用氣象數(shù)據(jù)均來(lái)自中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http：//data.cma.cn/)，時(shí)間范圍為1956年1月1日至2015年12月31日，測(cè)站選取該文研究區(qū)河北保定，選擇的氣象要素包括平均風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)、平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、平均水汽壓、平均相對(duì)濕度、20～20h降水量等。

該文所用的作物生育期日期劃分來(lái)自當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，土壤數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(http：//gis.soil.csdb.cn/)。對(duì)冬小麥、夏玉米和棉花的具體生育期的時(shí)間段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示，冬小麥的生育期分為6個(gè)階段：初始生長(zhǎng)期(S1)、凍融期(S2)、越冬期(S3)、快速發(fā)育期(S4)、發(fā)育中期(S5)、成熟期(S6)，夏玉米和棉花不存在凍融期和越冬期，分為4個(gè)階段。

表1 3種作物不同生育期日期

初始生長(zhǎng)期(S1)凍融期(S2)越冬期(S3)快速發(fā)育期(S4)發(fā)育中期(S5)成熟期(S6)冬小麥09/23至11/2511/25至12/0412/05至03/1903/20至04/3005/01至06/0206/03至06/15夏玉米06/16至07/2//07/03至7/3108/01至09/0109/02至09/25棉花04/25至05/20//05/21至06/3007/01至08/1508/16至09/21

2.2 計(jì)算原理及方法

2.2.1 作物需水量計(jì)算

聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)推薦的計(jì)算需水量的公式為[12]：

ETC=KC×ET0

(1)

式(1)中，ETC為作物需水量(mm)，ET0為參照蒸散量(mm)，KC為作物系數(shù)。

參照蒸散量(ET0)的計(jì)算采用FAO推薦的彭曼—蒙特斯公式，具體計(jì)算步驟見(jiàn)參考文獻(xiàn)[12]。ET0是一種假想的標(biāo)準(zhǔn)參照作物冠層的蒸騰蒸發(fā)量，對(duì)于文中的3種作物，先計(jì)算ET0，再通過(guò)式(1)對(duì)作物需水量進(jìn)行修正。

作物系數(shù)(KC)反應(yīng)實(shí)際作物與參照作物之間需水量的差異，F(xiàn)AO推薦的計(jì)算作物系數(shù)的分段單值平均系數(shù)法是用一個(gè)系數(shù)來(lái)綜合反映，即把蒸發(fā)和蒸騰統(tǒng)一來(lái)看，具體公式及計(jì)算步驟參見(jiàn)文獻(xiàn)[13]。根據(jù)分段單值作物系數(shù)法，結(jié)合表1中各主要作物的不同生育期時(shí)間段，得到冬小麥、夏玉米和棉花各生育期的作物系數(shù)，如表2。該方法廣泛適用于灌溉管理與設(shè)計(jì)。

表2 3種作物不同生育期的作物系數(shù)

作物S1S2S3S4S5S6冬小麥0.60.6～0.40.40.4～1.151.151.15～0.4夏玉米0.49//0.49～1.121.121.12～0.57棉花0.29//0.29～1.141.141.14～0.66

2.2.2 有效降雨量計(jì)算

有效降雨量特指旱作種植條件下，用于滿(mǎn)足作物蒸散需要的部分降雨量，它不包括地表徑流和滲漏至作物根區(qū)以下的部分，同時(shí)也不包括淋洗鹽分所需要的降水深層滲漏部分[14]，即能被作物吸收利用的那部分降水量。該文選取FAO推薦的降水量與參照蒸散量值的大小比較來(lái)確定有效降雨量[15]，在計(jì)算作物有效降雨量時(shí)考慮作物特性，用作物需水量代替參照蒸散量。

2.2.3 缺水量與水分盈虧指數(shù)計(jì)算

該文將各作物不同生育期內(nèi)的作物需水總量與該生育期的有效降水總量的差值稱(chēng)為作物缺水量，用W表示。W為正值，說(shuō)明有效降雨量無(wú)法供應(yīng)作物需水量，作物為缺水狀態(tài)； W為零，有效降雨量與作物需水量持平，作物水分供需恰好達(dá)到平衡狀態(tài)； W為負(fù)值，說(shuō)明有效的供水量大于作物需水量，作物水分充足。

作物水分盈虧指數(shù)是指生育期內(nèi)的作物有效降雨量和作物需水量之間的差與作物需水量的比值，可反映出作物正常生長(zhǎng)對(duì)水分的需求情況[16]。

2.2.4 M-K檢驗(yàn)

曼-肯德?tīng)?Mann-Kendall)法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算簡(jiǎn)便，利用MATLAB軟件對(duì)所求數(shù)據(jù)組進(jìn)行編程計(jì)算，得到UF、UB兩列數(shù)據(jù)，即兩條曲線若UF的值大于0，則說(shuō)明數(shù)據(jù)呈上升趨勢(shì)，反之，則呈下降趨勢(shì)。選定一個(gè)顯著性水平α，并對(duì)應(yīng)正態(tài)分布表查找相應(yīng)的臨界值，該文選取α=0.05，則臨界值為±1.96，若兩條曲線有交點(diǎn)，且交點(diǎn)在臨界值之間，則說(shuō)明交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是發(fā)生突變的時(shí)刻[17]。

隨著全球氣候變暖，保定市農(nóng)業(yè)干旱呈加重趨勢(shì)，以往河北省干旱監(jiān)測(cè)主要采用降水距平百分率法，近幾年通過(guò)建立土壤水分平衡方程和利用遙感的方法嘗試進(jìn)行農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測(cè)，但由于建立土壤水分平衡方程需要實(shí)測(cè)土壤水分資料，而河北省全年固定地段土壤水分觀測(cè)站較少，給監(jiān)測(cè)帶來(lái)較大誤差，因此運(yùn)用曼-肯德?tīng)?Mann-Kendall)非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法對(duì)農(nóng)作物的需水量、缺水量和有效降雨量進(jìn)行分析不僅計(jì)算簡(jiǎn)單、精確，也可為各級(jí)政府宏觀決策、防災(zāi)抗旱提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)，合理利用水資源，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉等都具有十分重要的意義。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 作物需水量分析

3.1.1 參照蒸散量

圖1 近60年來(lái)保定市蒸散量變化趨勢(shì)

由保定近60年來(lái)的逐日氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)公式得到1956—2015年的每年蒸散量(圖1)，年蒸散量總體呈現(xiàn)為不顯著下降趨勢(shì)。年蒸散量最大值出現(xiàn)在1965年，為1 176.07mm，比年蒸散量平均值高14.40%，最小值出現(xiàn)在1964年，為873.93mm，比年蒸散量平均值低15.00%。蒸散量變化幅度最大的年份區(qū)間在1962—1965年、2001—2005年。

圖2 近60年來(lái)不同生育期平均作物需水量

3.1.2 作物需水量

計(jì)算作物在不同生育期的平均需水量，結(jié)果如圖2所示。從不同生育期的需水量分布特征來(lái)看，S1階段冬小麥的需水量最大，其次為夏玉米，棉花在S1階段的需水量最小，3種作物在初始生長(zhǎng)期的需水量相對(duì)較?。欢赟2階段，3種作物的需水量皆達(dá)到最小值，這是由于在凍融期時(shí)溫度降低，作物的潛在蒸散量變小，導(dǎo)致對(duì)水分的需求量變少，因此3種作物的需水量在凍融期時(shí)需水量達(dá)到最小值；在S4和S5階段3種作物的需水量較高，S5達(dá)到最大值，這是由于在作物的快速發(fā)育期和發(fā)育中期時(shí)，溫度較高，農(nóng)作物受光合作用影響對(duì)水分的需求量較大，并且作物的快速發(fā)育期和生育中期是需水的關(guān)鍵時(shí)期，在灌溉上應(yīng)優(yōu)先滿(mǎn)足其需水要求，否則會(huì)造成嚴(yán)重的減產(chǎn)；在S6階段，3種作物的需水量比S4階段略少，應(yīng)注重合理灌溉，防止控制灌水，提高水分利用率。從不同作物的需水量來(lái)看，棉花的需水量最大，而水分是棉花的重要組成部分且棉花生長(zhǎng)所需的土壤含水量也較高，說(shuō)明不同作物需水量的差異與其自身的生理特性有關(guān)。冬小麥、夏玉米和棉花在各個(gè)生育期的平均作物需水量分別為79.30mm、87.03mm、132.30mm。3種作物發(fā)育中期的需水量都是整個(gè)發(fā)育階段中最多的，分別約是其平均需水量的2.35倍、1.58倍和1.71倍。

圖3 近60年保定市主要作物需水量變化趨勢(shì)

通過(guò)M-K檢驗(yàn)得到UF、UB兩條曲線， 3種作物的需水量年際變化情況如圖3所示。作物在1956—2015年的年際需水量均呈下降趨勢(shì)。其中，冬小麥需水量的變化傾向率為-4.09mm/10年，多年平均需水量為477.28mm。1956—1981年呈不顯著增減交替趨勢(shì)，在此之后需水量均呈減小變化趨勢(shì)； 夏玉米需水量的變化傾向率為-6.36mm/10年，多年平均需水量為348.12mm， 1956—1959年需水量呈不顯著增加的變化趨勢(shì)， 1959年以后均呈減少趨勢(shì)， 2010年之后的需水量均呈顯著減少的變化趨勢(shì)； 棉花需水量的變化傾向率為-5.68mm/10年，多年平均需水量為529.18mm，從整體上看變化趨勢(shì)不顯著， 1963年以前棉花的需水量以增減交替趨勢(shì)變化， 1963—1975年呈減少趨勢(shì)， 1976—1981年呈增長(zhǎng)趨勢(shì)， 1982年以后，除2004年棉花需水量有不顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)外，其余年份均為不顯著減少趨勢(shì)變化。

3.2 有效降雨量分析

圖4 近60年來(lái)不同生育期平均有效降雨量

計(jì)算3種作物各生育階段的有效降雨量(圖4)。從不同生育期的有效降雨量分布特征來(lái)看， 3種農(nóng)作物在S2和S3的有效降雨量最小，其中在S2階段達(dá)到最小值，這是由于凍融期和越冬期處于冬季，溫度低、潛在蒸散量小、降水量少，因此這兩個(gè)階段的有效降雨量在全生育期最?。?在S4和S5階段3種作物的有效降雨量較大，其中在S5階段3種作物的有效降雨量達(dá)到最大值，由于快速發(fā)育期和發(fā)育中期處于春夏季節(jié)，此時(shí)保定地區(qū)受東南季風(fēng)影響降水偏多，因此有效降雨量的值達(dá)到最大； S1和S6階段比S4階段略小，在這初始生長(zhǎng)期和成熟期要給農(nóng)作物進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)水，適當(dāng)?shù)乃?，才可達(dá)到節(jié)水、增產(chǎn)、高效的生產(chǎn)目標(biāo)。從不同作物的有效降雨量來(lái)看，冬小麥、夏玉米和棉花在各個(gè)生育期的平均有效降雨量分別為5.09mm、16.08mm和20.94mm。其中冬小麥的數(shù)值明顯小于其他兩種作物，是由于在冬小麥的生育階段中，S1后期、S2、S3和S4前期都是一年中降水量偏少的時(shí)期，夏玉米和棉花的發(fā)育期則有大部分處于降水量偏高的夏季。3種作物的有效降雨量最大值集中在發(fā)育中期，該時(shí)期有效降雨量分別比平均值高出128%、64%和122%。

利用M-K檢驗(yàn)得到3種作物的有效降雨量年際變化情況(圖5)，冬小麥在1956—2015年的年際有效降雨量呈上升趨勢(shì)，夏玉米和棉花呈下降趨勢(shì)。其中，冬小麥的有效降雨量的變化傾向率為0.21mm/10年，多年平均有效降雨量為30.53mm。1986年之前除1985年為減少趨勢(shì)，均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)， 1986—1990年為不顯著減少趨勢(shì)， 1991年以后需水量呈現(xiàn)增減交替，增長(zhǎng)居多且變化幅度相對(duì)較明顯； 夏玉米的有效降雨量的變化傾向率為-1.22mm/10年，多年平均有效降雨量為64.33mm， 1959—1961年、1964年和1967年夏玉米的有效降雨量為不顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)，其他年份均為減少趨勢(shì)，且1983—1985年、1999—2004年變化顯著； 棉花有效降雨量的變化傾向率為-1.46mm/10年，多年平均有效降水量為83.75mm，從圖上來(lái)看，棉花的有效降雨量變化趨勢(shì)線與夏玉米相似，其中1993—1994年、2000—2004年呈顯著性減少趨勢(shì)。

圖5 近60年來(lái)保定市主要作物有效降水量變化趨勢(shì)

3.3 作物缺水量分析

圖6 近60年來(lái)不同生育期平均缺水量

保定市近60年來(lái)不同生育期的作物缺水量(圖6)。3種作物的缺水量與需水量在各個(gè)階段的分布規(guī)律大致相同，從不同生育期的缺水量分布特征來(lái)看，S4和S53種農(nóng)作物的缺水量較大，其中在S5時(shí)期達(dá)到最大值； S2和S3時(shí)期的作物缺水量較小，其中在S2階段作物缺水量達(dá)到最小值； S1和S6階段的作物缺水量小于S4階段的缺水量。從不同農(nóng)作物的缺水量分布來(lái)看，冬小麥、夏玉米和棉花在不同生育期的平均缺水量分別為74.46mm、70.95mm和111.36mm。整體上看棉花的缺水量要大于其他兩種作物，雖然其有效降雨量最大，但缺水量是需水量和有效降雨量共同作用的結(jié)果，故經(jīng)計(jì)算得出此結(jié)果。3種作物在發(fā)育中期的缺水量分別高出其平均值的134%、56%和61%。

對(duì)缺水量變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，如圖7所示。近60年來(lái)冬小麥、夏玉米和棉花的年際缺水量均呈下降趨勢(shì)。其中，冬小麥缺水量的變化傾向率為-4.30mm/10年，多年平均缺水量為466.76mm， 1984年以前缺水量大多呈不顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)， 1984年以后均呈減少趨勢(shì)，且2009年以后變化趨勢(shì)顯著； 夏玉米缺水量的變化傾向率為-5.10mm/10年，多年平均缺水量為283.79mm，變化有增有減，波動(dòng)較小； 棉花缺水量的變化傾向率為-4.2mm/10年，多年平均缺水量為445.43mm， 1956—1963年缺水量呈不顯著增長(zhǎng)趨勢(shì)， 1964—1974年呈不顯著減少趨勢(shì)，之后直到2007年缺水量均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)， 2008—2015年呈不顯著減少趨勢(shì)。

圖7 近60年來(lái)保定市主要作物缺水量變化趨勢(shì)

圖8 近60年來(lái)保定市主要作物水分盈虧指數(shù)變化趨勢(shì)

3.4 水分盈虧指數(shù)分析

根據(jù)上面得出的作物有效降雨量和作物需水量，計(jì)算獲得保定市近60年來(lái)3種作物每年的水分盈虧指數(shù)，如圖8所示。從數(shù)據(jù)上看，冬小麥、夏玉米和棉花的多年平均水分盈虧指數(shù)分別為-93.50%、-81.25%和-84.11%，冬小麥的水分盈虧指數(shù)最低，其次是棉花，最后是夏玉米。3者水分盈虧指數(shù)的變化幅度相似，尤其是夏玉米和棉花，兩者的其他指標(biāo)變化趨勢(shì)也相近，與兩者均為喜光的短日照植物且對(duì)水分更為敏感有關(guān)。棉花的初始生長(zhǎng)期略早于夏玉米，但棉花的生育周期較長(zhǎng)，使得兩者各生育期的氣候條件差別不大。

結(jié)合前文對(duì)3種農(nóng)作物的缺水量、需水量、有效降雨量和水分盈虧指數(shù)的分析可知，近60年3種作物的年均有效降雨量、作物需水量、缺水量及水分盈虧指數(shù)均呈下降的變化趨勢(shì)，下降程度有所不同，但作物的需水量和缺水量遠(yuǎn)大于有效降雨量，因此，保定地區(qū)一直處于天然降水短缺的狀態(tài)； 作物的缺水量、需水量和有效降雨量在6個(gè)生長(zhǎng)階段的分布特征大致相同，其值從小到大依次為S2、S3、S1、S6、S4、S5，因此，在不同的生育期內(nèi)要將土壤水分控制在合理范圍內(nèi)，不僅對(duì)作物的光合作用有利，而且降低了農(nóng)作物植株的奢侈蒸騰，減少了土壤水分的無(wú)效消耗，提高葉片的水分利用效率。作物的快速發(fā)育期和生長(zhǎng)中期是需水的關(guān)鍵時(shí)期，在灌溉上應(yīng)優(yōu)先滿(mǎn)足其需水要求，否則會(huì)造成嚴(yán)重的減產(chǎn)； 在初始生長(zhǎng)期控制灌水，不僅不影響產(chǎn)量，而且能提高水分利用效率。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1)在突變檢驗(yàn)分析中，發(fā)現(xiàn)冬小麥需水量的突變時(shí)期在20世紀(jì)80年代，而夏玉米和棉花的突變時(shí)期則集中在2009—2012年，該時(shí)期是生物新技術(shù)和新的誘變技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)期，在作物改良以及之后的生產(chǎn)中有較為廣泛的應(yīng)用，并極大地提高了農(nóng)作物資源創(chuàng)新和品種選育的技術(shù)水平。

(2)在作物有效降雨量方面，由于冬小麥有越冬性，且生育期時(shí)間大多集中在降水較少的時(shí)期，所以有效降雨量明顯低于夏玉米和棉花。

(3)由于作物的需水量均大于有效降雨量，所以缺水量均為正值。3種作物的最大缺水量大致集中在20世紀(jì)的60—70年代，該時(shí)期為我國(guó)近半個(gè)多世紀(jì)干旱情況較重的時(shí)期[18]，與最大需水量的時(shí)期基本一致。

(4)與夏玉米和棉花相比，冬小麥的缺水形勢(shì)更為嚴(yán)峻。

4.2 討論

河北省近50年來(lái)的氣溫明顯上升，而作物需水量并未因此增加，說(shuō)明影響水分變化不僅要考慮氣溫變化，還要考慮其他氣象因素，如在計(jì)算參照蒸散量中需要的風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度和降水量等。目前河北省的旱情較為嚴(yán)重，在水資源逐漸減少的情況下，過(guò)多開(kāi)采水資源，嚴(yán)重影響作物生長(zhǎng)及生態(tài)環(huán)境的平衡。該文利用Penman-Monteith公式、MK檢驗(yàn)等方法對(duì)研究區(qū)主要作物的需水量和缺水量進(jìn)行特征分析，在對(duì)作物需水量的分析中，與李春強(qiáng)等對(duì)河北省1965—1999年相關(guān)研究的計(jì)算結(jié)果及變化趨勢(shì)差距不大； 在對(duì)作物缺水量的分析中，與李鵬飛[19]等對(duì)華北平原北部農(nóng)田的缺水量研究中保定市缺水情況有相似性，但由于后者是對(duì)生育期4—10月分別進(jìn)行分析，沒(méi)有把冬小麥的越冬期計(jì)算在內(nèi)，且研究對(duì)象為整個(gè)農(nóng)田，可能與該文僅對(duì)主要作物的研究存在出入。總體來(lái)看該文與前人的研究相比，選擇的時(shí)間尺度較大，計(jì)算及分析的指標(biāo)較多，更能反映出近年來(lái)保定市農(nóng)業(yè)用水的情況?；谏鲜龅难芯拷Y(jié)果說(shuō)明保定地區(qū)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)作物的需水量、缺水量和有效降雨量會(huì)呈現(xiàn)微弱的減少趨勢(shì)，但這并不意味著保定市的農(nóng)作物灌溉用水量不趨近于短缺的狀態(tài)，只是不一定像預(yù)測(cè)那樣嚴(yán)重，應(yīng)根據(jù)農(nóng)作物各項(xiàng)指標(biāo)的變化制定相應(yīng)的灌溉措施。在作物的生長(zhǎng)期和快速發(fā)育期缺水量和需水量較大，會(huì)使保定地區(qū)在此時(shí)階段的水資源趨于緊張，應(yīng)該加大對(duì)作物需水量的灌溉補(bǔ)給。同時(shí)，在不同的生育期內(nèi)要將土壤水分控制在合理范圍內(nèi)，不僅對(duì)棉花的光合作用有利，而且降低了植株的奢侈蒸騰，減少了土壤水分的無(wú)效消耗，提高葉片的水分利用效率。作物的快速發(fā)育期和生長(zhǎng)中期是需水的關(guān)鍵時(shí)期，在灌溉上應(yīng)優(yōu)先滿(mǎn)足其需水要求，否則會(huì)造成嚴(yán)重的減產(chǎn)。在初始生長(zhǎng)期控制灌水，不僅不影響產(chǎn)量，而且能提高水分利用效率。