松嫩平原北部黑土区水土资源平衡效应研究

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xuhaoumsl
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东北黑土区是我国重要的粮食生产基地,但由于人们不合理的利用土地资源,造成湿地和林地的面积大幅度减少,旱地和水田的面积不断增加,致使区域内需水量不断地增加,区域内作物水分亏缺情况不断加剧。松嫩平原北部地处干旱半干旱区域,水资源是限制区域农业发展的关键因素,不合理的利用土地资源,造成区域内水资源与土地资源严重不匹配,制约着区域内经济的可持续发展和粮食的生产安全。此外,松嫩平原北部黑土区位于小兴安岭和松嫩平原的过渡地带,由于受到小兴安岭余脉背风坡的影响,使这里成为黑龙江省降雨量最少的区域之一,且松嫩平原的降雨量主要分布于78月份,约占全年降雨量的70%左右,导致区域内季节性的旱涝灾害频发,素有“十年九春旱”之称。因此理清松嫩平原北部黑土区不同生长时间段内的水分盈亏情况,对于保障区域内的粮食生产安全、保护区域内的生态环境和黑土区土地的可持续利用具有重要的意义。基于此,本研究以松嫩平原北部黑土区为研究区域,以1985年、1995年、2005年和2015年为时间点,通过收集研究区域范围内的长时间序列气象资料、水文资料、土地利用资料和土壤属性资料等数据,在Budyko水热耦合平衡理论的基础上,通过利用研究区域的数据重新进行参数ω方程的拟合,最终获得符合本研究区域参数ω的拟合方程,以此进行参数ω的计算以及实际蒸散量的计算,这样更易体现不同土地利用状况、地貌特征和土壤属性条件下的实际蒸散量,从而较为准确的进行水土平衡效应评价,分析土地利用变化和气候因子变化条件下的水分盈亏态势,以期为松嫩平原北部黑土区水土资源合理利用、农业资源高效利用、以及为区域经济可持续发展提供借鉴和参考。(1)松嫩平原北部黑土区近30年来土地利用主要以旱地为主,湿地和林地面积在逐年减少,旱地、水田和建设用地的面积逐渐增加。就变化幅度来看,湿地变化幅度最大,其减少面积为1737.9 km2;旱地面积增加幅度次之,其增加面积为1412.5 km2;水田和林地面积变化的幅度相当,其中水田增加了351.8 km2,林地减少了305.9 km2;对于建设用地而言30年来变化幅度并不是非常的明显,其增加面积为94.4 km2。(2)近30年来松嫩平原北部多年生长日期内的平均潜在蒸散量在432.8605.8 mm之间,其分布呈现自区域西南向东北潜在蒸散量逐渐减少;研究区域潜在蒸散量的变化趋势表现为由中部向南北逐渐的增强,全区域范围内的变化趋势为-0.51 mm a-1,生长周期内各个月份的变化趋势分别为-0.27 mm a-1、-0.16 mm a-1、-0.09 mm a-1、-0.03 mm a-1和0.02 mm a-1;温度以0.3℃/10a逐年增加;降雨量未表现明显的变化趋势,但是降雨量上下波动越来越明显。(3)根据研究区域的实际情况,依据拟合参数ω值求得的实际蒸散量可以有效的反映可以有效的反映土地利用状况、地貌特征和土壤属性,这样可以很大的提高计算实际蒸散量的精确度。从实际蒸散量的整体变化情况来看,空间上松嫩平原北部实际蒸散量的分布大致为从西北向南逐渐增加;时间上实际蒸散量表现为先下降后升高,总体呈上升的趋势。(4)从水土资源平衡效应来看,19852015年30年间水分亏缺态势受气候变化的影响巨大,19802009年水分亏缺率逐渐增加,水分亏缺地区也明显的增加,20102015年水分亏缺率降低;同时由于水田和旱地面积的增加,湿地和林地面积的大量减少,加剧了松嫩平原北部的水分亏缺态势。总体来看,1985-2015年间总体的水分亏缺率均值分别是0.25、0.2、0.31和0.13,由此可以看出松嫩平原北部水分亏缺态势总体处于上下波动的状态,对于2011-2015年间水分亏缺态势的值小,可能是由于近几年研究区域的降雨量等气候条件比较充沛而引起的。(5)从月尺度上来看,松嫩平原北部水分亏缺程度严重的月份主要是5月份和6月份,较为严重的月份为8、9月份,且由于水田和旱地的面积不断的增加,尤其是对于水田来说,其5、6月份水田需水量明显大于湿地、林地需水量,这样加剧了5、6月份的水分亏缺程度。(6)从年变化趋势来看,由于受气候因子的影响,5月份、6月份和7月份的水分盈亏情况处于上下波动的形式且呈现下降趋势,但水分亏缺情况波动幅度增大,表明当57月份发生缺水时,水分亏缺程度的发生强度并未降低;而对于8月份和9月份其水分亏缺情况呈现上下波动且上升的趋势,其水分亏缺情况波动幅度减弱,表明8、9月份出现水分亏缺的概率变大,且表现比较稳定;由于受土地利用变化的影响,生长日期内各个月份水分亏缺程度均呈增长的趋势,表现比较明显的为5、6月份。本研究意在分析土地利用和气候因子变化下,作物生长日期内作物的水分盈亏情况,为区域土地利用的提供借鉴和参考,促进区域农业经济的可持续发展。
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