太行山山前平原節(jié)水技術(shù)模式推廣應(yīng)用潛力研究

呂麗華，梁雙波，王慧軍，賈秀領(lǐng)

（1.農(nóng)業(yè)部華北作物生理生態(tài)與耕作科學(xué)觀測實驗站，河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，河北石家莊050035；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院，河北石家莊050031）

太行山山前平原節(jié)水技術(shù)模式推廣應(yīng)用潛力研究

呂麗華1，梁雙波1，王慧軍2*，賈秀領(lǐng)1

（1.農(nóng)業(yè)部華北作物生理生態(tài)與耕作科學(xué)觀測實驗站，河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，河北石家莊050035；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院，河北石家莊050031）

針對當(dāng)前河北省節(jié)水技術(shù)模式推廣應(yīng)用效益不佳的問題，對資源缺水的太行山山前平原節(jié)水技術(shù)模式推廣范圍進(jìn)行研究，確定節(jié)水技術(shù)模式推廣應(yīng)用的潛力系數(shù)。本研究運(yùn)用系統(tǒng)聚類分析方法，對山前平原內(nèi)50個縣（市）冬小麥、夏玉米生產(chǎn)條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的相似程度進(jìn)行聚類分析，推算出主體技術(shù)模式推廣應(yīng)用的潛力空間。結(jié)果表明：太行山山前平原欒城試驗站形成的節(jié)水模式推廣應(yīng)用潛力達(dá)0.88，可以在山前平原廣泛推廣應(yīng)用。

節(jié)水模式；推廣潛力；山前平原；相似系數(shù)

河北省山前平原地處華北平原，地下漏斗嚴(yán)重，是我國嚴(yán)重的缺水地區(qū)，近年來各地區(qū)在發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)過程中，探索出許多各具特點(diǎn)的節(jié)水灌溉技術(shù)模式[1，2]。但由于區(qū)域內(nèi)各縣（市）自然條件、社會經(jīng)濟(jì)條件和節(jié)水灌溉技術(shù)條件存在差異，使節(jié)水技術(shù)模式推廣應(yīng)用的綜合效益不佳。為保證節(jié)水農(nóng)業(yè)的健康、有序、可持續(xù)發(fā)展，當(dāng)前有必要對資源缺水的太行山山前平原節(jié)水技術(shù)模式推廣應(yīng)用潛力進(jìn)行研究，提出節(jié)水模式適宜推廣應(yīng)用的范圍。欒城縣作為該地區(qū)的典型代表縣，中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源研究中心欒城試驗站經(jīng)過多年研究，已形成適合太行山山前平原的主體節(jié)水技術(shù)模式分別為理想產(chǎn)量模式、關(guān)鍵期灌溉模式和儲水灌溉模式（表1），但該節(jié)水技術(shù)模式在山前平原能否推廣應(yīng)用、應(yīng)用的范圍有多大尚未曾有人做過研究。本研究運(yùn)用系統(tǒng)聚類分析方法，得出山前平原區(qū)各縣（市）之間的相似性，進(jìn)而推算出主體節(jié)水模式推廣應(yīng)用的潛力空間。

1　材料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

選取《河北農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》（2004～2008年）節(jié)水灌溉面積、有效灌溉面積、小麥玉米產(chǎn)量，河北省氣象局年平均降雨量（1978～2008年），中國地質(zhì)科學(xué)院水環(huán)所地下水開采模數(shù)（1990～2008年）等數(shù)據(jù)。

表1　欒城縣山前平原節(jié)水技術(shù)模式Table1　Water-saving irrigation mode in Luancheng County of Taihang piedmont region

1.2研究方法

運(yùn)用SPSS12.0中系統(tǒng)聚類分析方法[3]，對研究區(qū)域49個縣的指標(biāo)值進(jìn)行無量綱化，并計算各縣與樣本縣相似度，從而得出適合該節(jié)水模式的縣域，進(jìn)而進(jìn)一步計算出節(jié)水潛力。

1.2.1指標(biāo)選取原則選擇描述事物對象的變量（指標(biāo)）。要求選取的變量既能夠全面反映對象性質(zhì)的各個方面，又要使不同變量反映的對象性質(zhì)有所差別。根據(jù)研究區(qū)域的農(nóng)業(yè)發(fā)展情況以及聚類分析建模要求，選取的指標(biāo)具有可比性、分辨意義和差異性顯著、指標(biāo)間高度不相關(guān)性、收集具有可行性以及簡潔性的原則，共設(shè)立指標(biāo)5個，分別為年平均降雨量（B1）、地下水開采模數(shù)（B2）、有效灌溉面積占耕地面積比例（B3）、節(jié)水灌溉面積占有效灌溉面積比例（B4）、小麥和玉米平均產(chǎn)量（B5）。本研究涉及50個縣（市），數(shù)據(jù)量大，考慮到數(shù)據(jù)的保密性，因此僅給出部分縣（市）數(shù)據(jù)（表2）。

1.2.2數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)用極差法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。將數(shù)據(jù)范圍轉(zhuǎn)換到0～1，每列的最大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)?，最小數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)?（表3）。

1.2.3相似程度計算計算公式為：

1.2.4推廣應(yīng)用潛力推廣應(yīng)用潛力等于山前平原研究區(qū)域各縣的相似系數(shù)平均值。

表3　分類指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值Table3　Standardizing value of classification index

2　結(jié)果與分析

2.1研究區(qū)域相似度

研究區(qū)域的49個縣（市）中，與欒城縣條件相似的縣（市）較多，其中，0.900＜rij＜1.000的縣（市）有25個，0.800＜rij＜0.900的有13個，0.700＜rij＜0.800的有7個，在0.500＜rij＜0.700的有4個（表4）。

2.2聚類分析與推廣應(yīng)用潛力

2.2.1聚類分析根據(jù)計算所得到的相似系數(shù)，應(yīng)用SPSS統(tǒng)計軟件中系統(tǒng)聚類的最短距離法對山前平原所轄縣進(jìn)行聚類分析。結(jié)果（表5）顯示，分成7類時，除無極縣、徐水縣、博野縣、曲陽縣、臨城縣、隆堯縣、大廣回族自治縣外，其他各縣與欒城縣均為一類；分成6類時，除無極縣、徐水縣、博野縣、曲陽縣、隆堯縣、大廣回族自治縣外，其他各縣與欒城縣均為一類；但分成2類時，僅無極縣、博野縣、隆堯縣與欒城縣不同。

2.2.2推廣應(yīng)用潛力根據(jù)計算結(jié)果可知，太行山區(qū)山前平原應(yīng)用欒城節(jié)水模式節(jié)水的潛力為0.88。說明欒城試驗站形成的節(jié)水技術(shù)模式較適宜在山前平原各縣進(jìn)行推廣，應(yīng)用潛力較大。

3　結(jié)論與討論

本研究首先建立了冬小麥、夏玉米生產(chǎn)條件相似性評價的指標(biāo)體系，選擇了年平均降水量、地下水開采模數(shù)、節(jié)水灌溉面積占有效灌溉面積的比例、有效灌溉面積占耕地面積的比例和小麥玉米單產(chǎn)作為分類指標(biāo)。得到在太行山山前平原與欒城縣相似系數(shù)在0.800以上縣（市）占77.6%，進(jìn)而通過各縣（市）的相似性得出該區(qū)域形成的節(jié)水模式推廣應(yīng)用潛力達(dá)0.88，該模式可以在山前平原廣泛推廣應(yīng)用。

前人對于作物品種分類[4，5]、作物性狀分類[6，7]、節(jié)水灌溉分區(qū)[8]、氣候分區(qū)[9～12]、林業(yè)規(guī)劃[13～16]和生態(tài)分類[17～19]等多應(yīng)用聚類分析方法。作者曾將該方法應(yīng)用到黑龍港低平原區(qū)域的節(jié)水技術(shù)模式推廣應(yīng)用潛力的評價，并得出該地區(qū)的潛力為0.88[20]。本文中采用同樣的方法對山前平原欒城試驗站形成的節(jié)水技術(shù)模式進(jìn)行了研究，通過對太行山山前平原49個縣（市）進(jìn)行分類，得出區(qū)域內(nèi)各縣（市）小麥、玉米生產(chǎn)條件的相似系數(shù)，進(jìn)而推算出節(jié)水模式的適宜推廣范圍。

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表4　欒城縣與山前平原其他各縣（市）的相似系數(shù)Table4　The similarity coefficient of Luancheng County with other counties in piedmont region

表5　山前平原各縣（市）聚類分析Table5　Classification of each county in piedmont region

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Application Potential of Water-saving Irrigation Mode in the Taihang Piedmont Region

LV Li-hua1，LIANG Shuang-bo1，WANG Hui-jun2*，JIA Xiu-ling1
（1.Scientific Observing and Experimental Station of Crop Cultivation in North China，Ministry of Agriculture P. R.China，Institute of Cereal and Oil Crops，Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050035，China；2.Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050031，China）

In this article，the potential of popularization and application for water-saving technology mode was studied in water shortage district，the objective to clear the application range of water-saving mode in the Taihang piedmont region.We studied the similarity coefficient of crop production condition in piedmont region 50 counties by systematic cluster method，and inferred application potential coefficient of water-saving technology mode.The results showed that the application potential of mode in Taihang piedmont region reached 0.88.

Water-saving irrigation mode；Application potential；Taihang piedmont region；Similarity coefficient

S323.3

A

1008-1631（2016）05-0094-04

2015-12-11

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項（201303133）；國家科技支撐計劃項目（2013BAD05B00）

呂麗華（1977-），女，河北景縣人，助理研究員，博士，主要從事小麥玉米微灌節(jié)水高產(chǎn)、水肥一體化技術(shù)研究。Tel：0311-87670620；E-mail：nkyllh@163.com。

王慧軍（1957-），男，河北懷來人，教授，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣及經(jīng)濟(jì)評價研究。E-mail：475351838@qq.com。