Agr. Water. Manage丨雨养玉米不同生长阶段的水足迹及其相关东北地区气候驱动力研究

论文内容

研究背景：

作物生产是粮食安全的保障，也是水资源的最大消耗者。随着对水资源的竞争日益加剧，再加上气候变化带来的挑战，用于作物生产的可用水资源正日益受到限制;因此，灌溉作物受到了广泛的关注。雨养作物约占物理农业总面积的80%，生产世界上约60%的主食，由于面积广阔和灌溉用水缺乏，雨养作物的用水极易受到气候变化的影响。合理、准确地评价雨养作物生产用水可以改进农业用水管理实践。从而保障和维护粮食安全可持续的雨养作物生产，雨养作物用水的特点需要准确量化。以往对作物水分利用的评估主要集中在灌溉用水上，而忽略了降水和土壤水分在农业生产过程中的重要作用，在没有灌溉用水或灌溉用水很少的情况下，降水和土壤水分在雨养作物生长过程中更为重要。水足迹(WF)为作物生产过程中的水资源利用评估提供了一种新的综合方法。

研究内容:

本研究采用虚拟水和生命周期方法，并基于统计数据分析1996 - 2018年东北地区雨养玉米的WF，并关联了5个生育阶段的气候驱动因子。结果表明：（1）雨养玉米在各生育期的WF存在明显差异。最高的WF发生在抽雄-乳熟期，而最低的WF发生在播种-出苗期。(2)东北地区不同生育时期玉米水分含量的变化趋势存在差异。在大部分生长阶段，下降趋势主要分布在西南部，上升趋势主要分布在东部。(3)日照时数和温度对大部分生育期的玉米WF影响较大。其他气候因子对雨养玉米不同生育期WF的影响不同。降水对玉米前期WF的影响较大，相对湿度对拔节抽雄期WF的影响最大，风速对乳熟期WF的影响最大。应根据研究结果调整管理措施，以减轻气候条件对作物不同生育阶段耗水量的影响。

Fig.1 东北地区69个气象站、81个农业观测站、36个地道府县分布

Fig.2   G1-G5的玉米WF和WF的比例G1-WFG5占1996年至2018年东北地区玉米WF总量的比重

Fig.3  （a）平均 WF 的空间分布G1及其趋势，（b） 平均 WFG2及其趋势，（c） 平均 WFG3及其趋势，（d）平均 WFG4及其趋势，以及 （e） 平均 WFG5以及36-1996年东北2018个县的趋势。正方形表示显著趋势（p < 0.05）

Fig. 4   气候因子对整个生育期和G1-G5期间WF变异性的相对重要性。R2表示所有气候因子对 WF 方差的贡献总和 WFG1-WFG5. RHU、WIN、SHU、TEM和PRE分别代表相对湿度、风速、日照时数、温度和降水量

Fig.5 玉米生育期的长度和G1-G5玉米日平均耗水量

研究结论：

研究发现，1996-2018年东北 36个地州雨养玉米 5个不同生育期的WF，找出了相关的气候驱动因子。总体而言，雨养玉米各生育期的WF存在明显差异，这主要是由于不同生育期玉米性状和气候条件的差异所致。WF在抽雄-乳白生育期最高，而在播种期-出苗生育期最低。蓝色WF占总WF的5.42%，仅出现在播种期和出苗期。从玉米出苗-拔节期到乳熟期，绿肥是玉米生长的主要水源，占总肥的94.58%。东北地区各生育期WF变化趋势呈现空间变异特征。在大部分生长阶段，东北地区东部的WFs 呈上升趋势，西南部呈下降趋势。值得注意的是，世界粮食基金有增加趋势的地区表明作物用水量增加，这可能不利于作物生产有效用水。

转自：“农科学术圈”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！