河南省夏花生水分供需變化及時(shí)空分布特征

張建濤，李國(guó)強(qiáng)，臧賀藏，張 杰，趙 晴，陳丹丹，王 猛，鄭國(guó)清

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所/河南省智慧農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450008)

【研究意義】花生是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物和油料作物，其總產(chǎn)量居我國(guó)油料作物之首，在我國(guó)種植業(yè)結(jié)構(gòu)中占有重要地位[1]。河南是我國(guó)第一花生生產(chǎn)大省，2011-2015年花生年均種植面積、總產(chǎn)分別占全國(guó)的22 %和28 %，已成為河南繼小麥、玉米之后的第三大農(nóng)作物[2]，花生的穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)對(duì)我省乃至全國(guó)的油料供應(yīng)具有重要的意義。河南屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，光熱資源豐富，雨熱同季，降水量年際間變化較大且集中在夏季，是我國(guó)氣候變化敏感區(qū)之一[3]。在氣候變化背景下，研究河南省不同區(qū)域花生生育期的水分供需狀況，對(duì)優(yōu)化花生種植規(guī)劃與布局，提高水資源利用率具有重要的意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】作物水分供需狀況在時(shí)間和空間上存在變異性和規(guī)律性，國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)不同區(qū)域小麥[4-7]、玉米[8-11]、水稻[12-14]、棉花[15-16]近幾十年需水量的變化規(guī)律進(jìn)行了大量的研究。河南是我國(guó)糧食的主產(chǎn)區(qū)，氣候變化背景下河南主要作物需水量的研究較多。姬興杰等[17]利用30個(gè)氣象站點(diǎn)1981-2010年的氣象數(shù)據(jù)分析了30年來(lái)河南冬小麥需水量和缺水量的時(shí)空變化特征，并對(duì)其主要影響因子進(jìn)行了探討。宋妮等[18]基于河南省17 個(gè)氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn) 1961-2012 年逐旬氣象數(shù)據(jù)，分析了河南省冬小麥需水量近 51 年來(lái)的時(shí)空分布特征、變化規(guī)律及其主要影響因素。楊曉琳等[3,19]利用黃淮海50個(gè)站點(diǎn)1960-2009年氣象數(shù)據(jù)研究了該區(qū)域冬小麥、夏玉米和春玉米生育期需水量、適宜灌溉量的時(shí)空變化趨勢(shì)，各主要?dú)庀笠蜃訒r(shí)空變化趨勢(shì)以及需水量與氣象因子的相關(guān)性。劉曉英等[20-21]用6個(gè)城市氣象站(北京、天津、石家莊、鄭州、濟(jì)南和太原)分析了華北平原冬小麥和夏玉米近 50 年需水量的變化趨勢(shì)和原因。關(guān)于花生需水量在氣候變化背景下的變化規(guī)律，國(guó)內(nèi)研究較少，周迎平等[22]利用河南12個(gè)站點(diǎn)1971-2010年氣象數(shù)據(jù)分析了小麥、玉米、棉花、花生生育期需水量的變化規(guī)律；閻苗淵等[23]采用人民勝利渠灌區(qū)52年氣象資料，分析灌區(qū)主要作物(水稻、玉米、棉花、花生)需水量、灌溉需水量和相應(yīng)生育期內(nèi)氣象要素的變化趨勢(shì)及其相關(guān)性?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】綜上所述，氣候變化背景下作物需水量的研究已經(jīng)成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，花生作為重要的油料作物，對(duì)其需水量的變化規(guī)律研究較少。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】因此，本文利用河南省17個(gè)氣象站點(diǎn)的逐日氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算并分析1960-2009年夏花生需水量、有效降水量、缺水量的變化趨勢(shì)和空間分布變化特征，為在氣候變化背景下優(yōu)化花生種植區(qū)劃調(diào)整、提高水資源利用效率、更好的發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)提供重要的參考。

1 材料與方法

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

本研究所用氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，包括河南省17個(gè)地面觀測(cè)站 1960-2009 年逐日氣象資料，主要有最高氣溫(℃) 、最低氣溫(℃) 、10 m 高處平均風(fēng)速(m·s-1) 、相對(duì)濕度(% ) 、日照時(shí)數(shù)(h) 、降雨量等。夏花生作物系數(shù)參考采用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織Food and Agriculture Organization of the United Nations(FAO)推薦的參考值，空間圖形數(shù)據(jù)主要參照 1∶400 萬(wàn)的全國(guó)政區(qū)圖。

1.2 研究方法

1.2.1 花生需水量計(jì)算 花生生育期內(nèi)逐日需水量(ETc)計(jì)算公式如下：

ETc=Kc×ET0

(1)

式中:ET0為參考作物需水量，采用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)推薦的Penman-Monteith(簡(jiǎn)稱(chēng)：PM)公式計(jì)算[24]，見(jiàn)式(2)；Kc為花生作物系數(shù)，參考FAO推薦值，6月為0.40，7-8月為1.15，9月為0.60。河南花生種植分春播花生和夏播花生。夏播花生一般在小麥?zhǔn)斋@后種植，生育期時(shí)間與河南各地夏玉米生育期時(shí)間基本重合，因此河南夏花生生育期一般為6-9月。

ET0={0.408Δ(Rn-G)+γ[900/(T+273)]u2(es-ea)}/Δ+γ(1+0.34u2)

(2)

式中：ET0是參考作物蒸發(fā)蒸騰量(mm ·d-1)，Rn是各站作物冠層頂?shù)膬糨椛?MJ · m-2·day-1)，G是土壤熱流強(qiáng)度，也叫土壤熱通量(MJ · m-2·day-1)，γ為干濕表常數(shù)(kPa ·℃-1)，u2是地面以上2 m處的風(fēng)速(m· s-1)，es是飽和水汽壓(kPa)，ea是實(shí)際水汽壓(kPa)，△是飽和水汽壓一溫度曲線(xiàn)斜率(kPa ·℃-1)，T是平均氣溫(℃)。公式中各參數(shù)計(jì)算過(guò)程見(jiàn)文獻(xiàn)[25]，其中，太陽(yáng)輻射項(xiàng)Rn計(jì)算公式如下：

(3)

式中,Rns、Rnl、Ra、Rs、Rso分別為凈短波輻射、凈長(zhǎng)波輻射、碧空太陽(yáng)總輻射、短波輻射、晴空太陽(yáng)輻射(MJ/m2·d)；a、b系數(shù)為根據(jù)日照時(shí)數(shù)估算太陽(yáng)總輻射的系數(shù)，根據(jù)地點(diǎn)、季節(jié)取值不同；n為日實(shí)際平均日照時(shí)數(shù)，h；N為不同緯度每天可能的理論日照時(shí)數(shù)；σ為 Stefan-Boltzmann常數(shù)，為 4.903×10-9MJ/K4·m2·d；Tmax,K、Tmin,K分別為最大、最小絕對(duì)溫度(K=℃+273.16)。

1.2.2 有效降水量計(jì)算 作物生長(zhǎng)期的有效降水量指總降水量中能夠保存在作物根系層中用于滿(mǎn)足作物蒸發(fā)蒸騰需要的降水量，不包括地表徑流和滲漏至作物根系吸水層以下的部分。本研究以旬為單位，采用 FAO推薦的參考作物蒸散量和降水量的比率法來(lái)計(jì)算有效降水量[8,26]。

(4)

(5)

式中：Pei是逐旬有效降水量(mm)，P是逐旬累積自然降水量(mm)，ETc是逐旬作物需水量(mm)；Pe是作物生育期內(nèi)有效降水量(mm)，i為夏花生生育期的旬?dāng)?shù)。

1.2.3 花生缺水量計(jì)算 缺水量為夏花生生育期內(nèi)需水量和同期有效降水量的差值，可以采用下式計(jì)算[8]。

WD=ETc-Pe

(6)

式中：WD為生育期內(nèi)缺水量(mm)；Pe是作物生育期內(nèi)有效降水量，(mm)；ETc為作物生育期內(nèi)需水量，正值表示夏花生需水量大于有效降水量，即有效降水不能滿(mǎn)足夏花生需水要求，而負(fù)值表示有效降水能夠滿(mǎn)足夏花生需水要求。

1.2.4 時(shí)間序列分析法 采用時(shí)間序列分析法中的氣候趨勢(shì)系數(shù)和氣候傾向率分析夏花生需水量、有效降水量、缺水量的年際變化趨勢(shì)[18]。氣候傾向率是指根據(jù)某一氣候變量的趨勢(shì)變化，建立Xi和ti間的一元線(xiàn)性回歸方程：

Xi=a+bti(i=1, 2, …,n)

(7)

式中：ti是Xi對(duì)應(yīng)的時(shí)間變化；Xi是氣候變量；n是樣本量；a與b是回歸系數(shù)，當(dāng)b為正或負(fù)時(shí)，表示要素在計(jì)算時(shí)段內(nèi)線(xiàn)性增加或減弱。10b即表示氣候傾向率，表示要素每10年的變化率。

氣候趨勢(shì)系數(shù)(rt) 為n個(gè)時(shí)刻(年) 所對(duì)應(yīng)的要素序列與自然數(shù)列 1，2，…，n的相關(guān)系數(shù)：

(8)

1.2.5 空間分布圖繪制 采用 ArcGIS 軟件中地理統(tǒng)計(jì)分析的樣條函數(shù)方法繪制河南省17個(gè)站點(diǎn)不同年代的夏花生需水量、有效降水量、缺水量的空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 夏花生水分供給年際變化趨勢(shì)

2.1.1 需水量 由表1可知，河南17個(gè)站點(diǎn)1960-2009年及各個(gè)年代夏花生需水量均值在350.6～493.1 mm，其中，三門(mén)峽各個(gè)年代最高，欒川1960s、1970s、1990s和1960-2009年最低，盧氏1980s、2000s最低。1960-2009年，盧氏、欒川的夏花生需水量均低于400 mm，分別為386.5和378 mm，欒川最低，其余站點(diǎn)均高于400 mm，三門(mén)峽站最高，為452.1 mm。從代際差異來(lái)看，1960s河南17個(gè)站點(diǎn)夏花生需水量最高，2000s夏花生需水量最低的站點(diǎn)最多，為14個(gè)(盧氏、欒川、西峽除外)。從年際變化趨勢(shì)來(lái)看，1960-2009年，河南17個(gè)站點(diǎn)夏花生需水量氣候傾向率在-5.5～-24.5，全都隨年份呈下降趨勢(shì)，欒川呈顯著下降趨勢(shì)，其余16個(gè)站點(diǎn)呈極顯著下降趨勢(shì)。夏花生需水量隨年份下降最快的為商丘，平均每10年下降24.5 mm，寶豐次之，平均每10年下降23.1 mm；下降最慢的為欒川，平均每10年下降5.5 mm，新鄉(xiāng)次之，平均每10年下降9.9 mm。

表1 夏花生需水量年代均值及年際變化趨勢(shì)

2.1.2 有效降水量 由表2可知，河南17個(gè)站點(diǎn)1960-2009年及各個(gè)年代夏花生有效降水量均值在198.0～276.7 mm。從代際差異來(lái)看，不同年代有效降水量最高值、最低值均為不同站點(diǎn)，其中，1990s孟津站、2000s三門(mén)峽站有效降水量低于200 mm，其它年代各站點(diǎn)均大于200 mm。從年際變化趨勢(shì)來(lái)看，1960-2009年，盧氏、南陽(yáng)、許昌、鄭州、駐馬店夏花生有效降水量氣候傾向率為正值，介于0.2～4.6，其它站點(diǎn)為負(fù)值，介于-1.3～-5.7，但是所有站點(diǎn)的變化趨勢(shì)均不顯著。

表2 夏花生有效降水量年代均值及年際變化趨勢(shì)

2.1.3 缺水量 由表3可知，河南17個(gè)站點(diǎn)1960-2009年及各個(gè)年代夏花生缺水量均值在88.2～281.3 mm，其中，除1980s之外，三門(mén)峽各個(gè)年代缺水量最高，欒川各個(gè)年代及1960-2009年缺水量最低；1960-2009年，孟津、三門(mén)峽的夏花生需水量均高于200 mm，分別為203.5和233.5 mm，其余站點(diǎn)均低于200 mm，其中最低的欒川站，夏花生缺水量為115.2 mm。

表3 夏花生缺水量年代均值及年際變化趨勢(shì)

從代際差異來(lái)看，除欒川和信陽(yáng)外，1960s夏花生缺水量最高；1980s固始、盧氏、欒川、三門(mén)峽、西峽、信陽(yáng)、駐馬店七個(gè)站點(diǎn)缺水量最低，其余站點(diǎn)2000s缺水量最低。從代際變化趨勢(shì)來(lái)看，1960-2009年，河南17個(gè)站點(diǎn)夏花生缺水量氣候傾向率在-2.5～-20.6，全都隨年份呈下降趨勢(shì)，寶豐、南陽(yáng)、商丘、鄭州4個(gè)站點(diǎn)缺水量呈極顯著下降趨勢(shì)，盧氏、西華、許昌3個(gè)站點(diǎn)缺水量呈顯著下降趨勢(shì)，其余10個(gè)站點(diǎn)下降趨勢(shì)不顯著。夏花生缺水量隨年份下降最快的為寶豐，平均每10年下降21.6 mm，鄭州次之，平均每10年下降20.6 mm；下降最慢的為欒川，平均每10年下降2.5 mm，新鄉(xiāng)、安陽(yáng)次之，平均每10年分別下降6.1和6.3 mm。

2.2 河南省夏花生需水量與缺水量的空間分布特征

2.2.1 需水量 從圖1可以看出，河南省夏花生1960-2009年平均需水量多集中在411～427 mm，其范圍覆蓋豫北所有地區(qū)；豫中鄭州、開(kāi)封所有地區(qū)和平頂山(寶豐)、許昌、商丘的大部分地區(qū)及豫南信陽(yáng)市、駐馬店、南陽(yáng)和豫東周口(西華)大部分地區(qū)在393～410 mm；豫西盧氏、欒川最低，在376～392 mm。各個(gè)年代河南不同地區(qū)夏花生需水量差異較大，1960s除豫西盧氏、欒川和豫北新鄉(xiāng)、安陽(yáng)小部分地區(qū)之外，其它所有站點(diǎn)和地區(qū)需水量都在460～480 mm。1970s豫西盧氏、欒川需水量在380～406 mm；豫北大部，豫中許昌、開(kāi)封大部和豫南南陽(yáng)小部分地區(qū)需水量在406～429 mm，其余地區(qū)需水量在430～464 mm。1980s需水量層次分布較為明顯，豫西洛陽(yáng)(欒川)和三門(mén)峽(盧氏)小部分地區(qū)在347～365 mm，為低值區(qū)域；豫北濮陽(yáng)、焦作，豫中鄭州、開(kāi)封，豫南信陽(yáng)，南陽(yáng)小部分地區(qū)在402～419 mm，為高值區(qū)域；豫南南陽(yáng)大部分地區(qū)，駐馬店小部分地區(qū)及洛陽(yáng)(欒川)、三門(mén)峽(盧氏)小部分地區(qū)在393～410 mm；其它地區(qū)在384～401 mm。1990s河南大部分地區(qū)，包括豫北全部，豫中、豫南大部分地區(qū)夏花生需水量在405～426 mm之間，剩余地區(qū)大部分在284～405 mm。2000s豫北安陽(yáng)、新鄉(xiāng)，豫中開(kāi)封大部分地區(qū)需水量在390～409 mm；豫中鄭州、許昌大部，豫西洛陽(yáng)(孟津)小部，豫南信陽(yáng)大部、南陽(yáng)、駐馬店部分地區(qū)在370～389 mm；豫東商丘東部在330～350 mm，其余地區(qū)在351～369 mm。

圖1 河南省夏花生需水量的空間分布Fig.1 Spatial distribution of summer peanut water demand in Henan province

2.2.2 有效降水量 從圖 2 可以看出，河南省夏花生1960-2009年平均有效降水量大致分為三個(gè)梯度，豫北、豫中大部分地區(qū)及豫東西部、豫南南陽(yáng)、駐馬店小部分和豫西洛陽(yáng)(孟津)、三門(mén)峽部分地區(qū)在219～235 mm；豫西洛陽(yáng)小部、豫東商丘東部和周口(西華)大部，豫南駐馬店、信陽(yáng)大部、南陽(yáng)小部分地區(qū)在236～252 mm；豫西洛陽(yáng)(欒川)小部、豫南南陽(yáng)(西峽)部分地區(qū)在253～269 mm。各個(gè)年代河南不同地區(qū)夏花生有效降水量差異較大，1960s豫北新鄉(xiāng)南部、焦作，豫中鄭州全部、開(kāi)封西部、許昌北部地區(qū)夏花生有效降水量在176～202 mm，為低值區(qū)域；豫西洛陽(yáng)(欒川)及豫南信陽(yáng)、西峽小部分地區(qū)在256～283 mm，為高值區(qū)域，其它地區(qū)在229～255 mm。1970s豫中平頂山(寶豐)南部及豫南駐馬店西部、南陽(yáng)東部區(qū)域夏花生有效降水量在191～207 mm，為低值區(qū)域；豫東商丘和周口(西華)東部，豫南南陽(yáng)(西峽)西部在257～272 mm，為高值區(qū)域；豫東商丘和周口(西華)西部、豫南信陽(yáng)和駐馬店西北部、豫西洛陽(yáng)(欒川)北部區(qū)域在241～256 mm，其它區(qū)域在208～223 mm。1980s河南夏花生有效降水量分布層次明顯，豫北大部分區(qū)域在195～213 mm，為低值區(qū)域；豫西洛陽(yáng)(孟津)及豫中鄭州、開(kāi)封和豫東(商丘)北部區(qū)域在214～232 mm；豫中許昌和平頂山(寶豐)大部、豫東周口(西華)北部和商丘東南部、豫南南陽(yáng)東部、豫西洛陽(yáng)(欒川)西北部區(qū)域在233～250 mm；豫南駐馬店大部、豫東周口(西華)南部及豫西南欒川和西峽小部分地區(qū)在251～269 mm；豫南信陽(yáng)大部南陽(yáng)小部、豫西洛陽(yáng)欒川周邊小部分地區(qū)在270～287 mm，為高值區(qū)域。1990s豫西洛陽(yáng)以北、豫中鄭州西部、豫南南陽(yáng)東部和信陽(yáng)西部、豫東商丘東部區(qū)域有效降水量在192～210 mm，為低值區(qū)域；豫北新鄉(xiāng)北部、豫南信陽(yáng)南部及南陽(yáng)北部區(qū)域在229～246 mm；其它區(qū)域在211～228 mm，覆蓋范圍較廣。2000s豫北大部，豫中開(kāi)封、鄭州、平頂山(寶豐)大部、豫南信陽(yáng)東部區(qū)域夏花生有效降水量在191～221 mm；豫南南陽(yáng)西部、豫西洛陽(yáng)(欒川)南部在252～271 mm，是高值區(qū)域，省內(nèi)其他大部分地區(qū)在247～264 mm。

圖2 河南省夏花生有效降水量的空間分布Fig.2 Spatial distribution of summer peanut effective precipitation in Henan province

2.2.3 缺水量 從圖3可以看出，1960-2009年及各個(gè)年代豫西洛陽(yáng)(欒川)周邊小部分區(qū)域夏花生缺水量在114～147 mm，為低值區(qū)域；豫北安陽(yáng)大部和焦作、豫中鄭州、開(kāi)封及許昌、平頂山(北部)，豫東商丘西部和豫南南陽(yáng)南部在181～212 mm；省內(nèi)其它區(qū)域在148～180 mm。1960s豫西洛陽(yáng)(欒川)周邊小部分區(qū)域夏花生缺水量在115～169 mm，為低值區(qū)域；豫中鄭州、開(kāi)封、許昌、平頂山(寶豐)大部分區(qū)域及豫北焦作和濮陽(yáng)、豫東商丘北部在224～277 mm；省內(nèi)其它區(qū)域在170～223 mm。1970s豫西洛陽(yáng)(欒川)周邊小部分區(qū)域夏花生缺水量在124～161 mm之間，為低值區(qū)域；豫中鄭州、平頂山(寶豐)大部分區(qū)域、豫北焦作大部、新鄉(xiāng)和安陽(yáng)西部，豫南南陽(yáng)東部、信陽(yáng)大部在199～234 mm；省內(nèi)其它區(qū)域夏花生缺水量在162～198 mm。1980s豫西洛陽(yáng)(欒川)周邊小部分區(qū)域及豫南駐馬店、信陽(yáng)，豫東周口(西華)南部，豫北新鄉(xiāng)北部區(qū)域夏花生缺水量在88～127 mm，為低值區(qū)域；豫中鄭州、開(kāi)封，豫北焦作，豫西洛陽(yáng)(孟津)東北部，豫東商丘東部在168～206 mm；豫北濮陽(yáng)北部小部分區(qū)域在213～284 mm，為高值區(qū)域；省內(nèi)其它區(qū)域在128～167 mm。1990s豫西洛陽(yáng)(欒川)周邊小部分區(qū)域夏花生缺水量在143～169 mm，為低值區(qū)域；豫北新鄉(xiāng)北部、安陽(yáng)西北部，豫東周口(西華)、商丘，豫南駐馬店、信陽(yáng)大部分區(qū)域、南陽(yáng)西小部、豫中寶豐西部區(qū)域在170～194 mm；豫西北三門(mén)峽和洛陽(yáng)(孟津)北小部分區(qū)域在220～270 mm，為高值區(qū)域；省內(nèi)其余部分在196～219 mm。2000s豫西(欒川)周邊小部分區(qū)域夏花生缺水量在74～107 mm，為低值區(qū)域；豫西北小部分區(qū)域、豫北安陽(yáng)東部、濮陽(yáng)、新鄉(xiāng)小部分區(qū)域及豫中開(kāi)封東北部區(qū)域缺水量在173～205 mm，為高值區(qū)域；豫北新鄉(xiāng)大部、安陽(yáng)西部、焦作，豫中鄭州、開(kāi)封大部、平頂山(寶豐)北部，豫西洛陽(yáng)(孟津)東北部，豫南信陽(yáng)大部分區(qū)域夏花生缺水量在141～172 mm；省內(nèi)其余部分夏花生缺水量在108～140 mm。

圖3 河南省夏花生缺水量的空間分布Fig.3 Spatial distribution of summer peanut water deficit in Henan province

2.3 河南省夏花生水分供需平均值年際變化

由圖 4 可知，河南省夏花生1960-2009年全生育期需水量、有效降水量和缺水量的氣候傾向率分別為-15.6、-2.7和-12.9 mm·10b-1，其中需水量和缺水量的減少趨勢(shì)顯著，有效降水量的減少趨勢(shì)不顯著。夏花生生育期內(nèi)有效降水量與缺水量在年際變化上呈現(xiàn)出很好的反位對(duì)應(yīng)關(guān)系，即在有效降水量多的年份，缺水量顯著減少。

圖4 河南省夏花生全生育期水分供需平均值年際變化Fig.4 Variation of average water supply and demand in whole growing period of summer peanut in Henan province

3 討 論

3.1 夏花生需水量

閻苗淵等[23]利用1959-2010年人民勝利渠新鄉(xiāng)站的氣象數(shù)據(jù)研究了花生的需水量變化，結(jié)果表明花生需水量52年平均值為435.76 mm，每10年下降11.51 mm，與本文的新鄉(xiāng)站點(diǎn)夏花生需水量50年平均值為414.1 mm每10年下降9.9 mm接近。周迎平等[22]利用1971年12個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析了河南主要作物需水量的變化趨勢(shì)及影響因素，表明花生需水量除孟津站為增加趨勢(shì)外，其余11個(gè)站點(diǎn)均呈不同程度的下降趨勢(shì)，且每10年平均下降水平最大的站點(diǎn)是商丘，下降11.596 mm，與本文研究結(jié)果略有差異，這一差異可能是1960s氣象數(shù)據(jù)導(dǎo)致的，1960s花生需水量在1960-2009年中是最高的年代。同一地點(diǎn)不同作物的需水量跟作物生育期的氣象數(shù)據(jù)和作物系數(shù)有關(guān)，其趨勢(shì)變化僅與氣象數(shù)據(jù)有關(guān)，李喜平[27]、劉小剛[28]利用包含1960s的氣象資料，對(duì)與夏花生處于同一生長(zhǎng)時(shí)期的河南多個(gè)站點(diǎn)夏玉米需水量變化趨勢(shì)研究結(jié)果也表明所有站點(diǎn)需水量都呈下降趨勢(shì)，跟本文夏花生需水量變化趨勢(shì)一致。

3.2 夏花生有效降水量

作物生長(zhǎng)期的有效降水量指總降水量中能夠保存在作物根系層中用于滿(mǎn)足作物蒸發(fā)蒸騰需要的降水量，不包括地表徑流和滲漏至作物根系吸水層以下的部分。對(duì)于有效降水量的計(jì)算，大多地區(qū)采用當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)公式，缺乏機(jī)理性，不同地區(qū)、不同模式計(jì)算差異較大[29]。本文在計(jì)算有效降水量時(shí)，采用的是 FAO 推薦的參考作物蒸散量與降水量的比率法，并進(jìn)行了修正[8]。該有效降雨量計(jì)算方法以作物需水量ETc作為標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮降水、作物的關(guān)系。在降雨量較多的時(shí)段內(nèi)，超過(guò)作物需水量的降雨全部視為無(wú)效降雨量，因此計(jì)算結(jié)果小于經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。影響作物有效降水量因素較多，和區(qū)域地形、降水強(qiáng)度有關(guān)，因此需要綜合考慮各種計(jì)算方法的特點(diǎn)和適用范圍，選取最合適的方法。

3.3 夏花生缺水量

在河南境內(nèi)，夏玉米和夏花生的生育期基本一致，兩者水分供需狀況的差異主要由各自的作物系數(shù)決定，夏花生水分供需變化研究較少，因此夏玉米的水分供需狀況變化規(guī)律可為夏花生提供參考。劉小剛等[28]研究表明，1958-2013年河南省18個(gè)站點(diǎn)夏玉米生育期缺水量(凈灌溉需水量)隨年份均呈下降趨勢(shì)，欒川站點(diǎn)下降最慢，與本研究夏花生缺水量的變化趨勢(shì)結(jié)果一致。

在夏花生需水量和缺水量的計(jì)算過(guò)程中，雖然考慮了氣象條件和缺水量的影響，并且消除了無(wú)效降水帶來(lái)的誤差，使得其計(jì)算過(guò)程更為科學(xué)。但是，在夏花生實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，需水量和缺水量還受到不同土壤的理化性質(zhì)和土壤底墑水的影響，本研究中沒(méi)有考慮土壤的因素，因此計(jì)算的需水量和缺水量的具體數(shù)值可能還存在一定的不確定性，但是不影響總體的時(shí)間變化趨勢(shì)和空間分布特征。

4 結(jié) 論

從代際變化來(lái)看，河南17個(gè)站點(diǎn)1960-2009年夏花生需水量、有效降水量和缺水量全都隨年份呈下降趨勢(shì)，有效降水量下降趨勢(shì)不顯著。從分布區(qū)域來(lái)看，夏花生需水量、有效降水量和缺水量區(qū)域分布不均，不同年代差異較大；缺水量低值區(qū)域一般在豫西洛陽(yáng)南部和豫南南陽(yáng)西北部、豫東南駐馬店、周口、商丘大部分區(qū)域，高值區(qū)域分布范圍變異大，一般集中在豫中鄭州、開(kāi)封、許昌和豫北新鄉(xiāng)、安陽(yáng)、濮陽(yáng)大部分地區(qū)。因豫西洛陽(yáng)及豫南南陽(yáng)西北部大部分地區(qū)為山地丘陵，所以不適宜大規(guī)模進(jìn)行花生種植，而豫東南的商丘、周口、駐馬店大部分區(qū)域?yàn)槠皆貐^(qū)，夏花生需水量較省內(nèi)其它地方少，比較適宜大規(guī)模進(jìn)行花生種植。