北方地区季节性农业灌溉缺水:揭示时空变化、驱动因素与保障水粮安全策略

【字体: 时间:2025年04月20日 来源:Irrigation Science 3.1

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  农业灌溉用水短缺关乎水与粮食安全,目前对季节性灌溉缺水(IWD)及其影响因素的研究较少。研究人员利用模型和遥感数据,量化 2003 - 2018 年中国北方 IWD 的量与趋势并分析影响因素。结果显示其时空异质性显著且呈上升趋势,不同地区主导因素不同,该研究为相关管理和调整提供依据。

  农业灌溉用水短缺对水安全和粮食安全构成重大威胁。然而,很少有研究能深入剖析季节性灌溉缺水(IWD)及其影响因素。在本研究中,研究人员运用经过精确校准的碳 - 水耦合模型(PML - V2)、水文模型(WaterGAP 2.2d)经过偏差校正后的输出结果,结合遥感数据,对 2003 年至 2018 年间中国北方这一严重缺水地区的 IWD 数量和变化趋势进行量化分析。同时,研究人员设置了五种模拟情景,以此来确定影响 IWD 的主要因素。
研究结果表明,中国北方地区的 IWD 在时空分布上呈现出明显的异质性。黄淮海平原和黄土高原地区在春季 IWD 最为严重,而北方干旱 / 半干旱地区则在夏季最为突出 。2003 年至 2018 年期间,中国北方地区的 IWD 呈现出显著的上升趋势(0.20 毫米-1-1,p < 0.05)。研究发现,种植结构的变化对 IWD 的影响最为重要,而在整个研究区域内,降水的影响最小。不过,不同地区的主导驱动因素有所不同:在东北平原(53%)和黄淮海平原(47%),气候是主要驱动因素;而在黄土高原(53%)和北方干旱 / 半干旱地区(89%),种植结构则是主要驱动因素。

这些研究成果加深了人们对中国北方 IWD 状况及其主导驱动因素的理解,为灌溉用水管理和作物系统调整提供了宝贵的见解,有助于保障水安全和粮食安全。

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