雲水資源促進生態農業的持續發展分析論文
雲水資源促進生態農業的持續發展分析論文
１、資料來源
降水資料來自聊城市國家氣象觀測站１９７１－２０１５年的逐日觀測資料；同期的糧食產量資料來源於聊城市統計年鑑；水利資料來源於聊城市水文局和聊城市水利局。
２、自然降水對生態環境的影響
生態平衡，是指在當地的氣候條件下所形成的植被群落與當地的氣候要素在能量流、物質流的相互作用、相互交換中所形成的動態狀況。而“水”在其中的迴圈起著至關緊要的作用［９－１０］。２１年平均降水量的多寡影響植被型別的分佈眾所周知，水是形成當地氣候條件的重要因子之一。累年平均降水量多的地區，一般植被生長繁盛，高大密茂；累年平均降水量少的地區，乾旱出現的機率大，往往因水分供給不足，導致群落衰微，矮小稀枯［１１－１２］。２２生態植被隨著自然降水量的年際變化而變化自然降水量的多寡及其時空分佈對植被生長的影響起著決定性的作用，當光熱充足時，尤其明顯。對於地處半溼潤、半乾旱地區，光照、熱量條件又相對充足的聊城來說，更是如此。種植作物是生態系統中植被群落的組成部分，分析種植作物與自然降水量的關係，對於揭示生態系統的執行狀況和演變過程可見一斑透過對聊城年降水量、所有糧食作物年平均單產歷史資料的對比分析，發現在１９７１～２０１５年的４５年中，存在趨勢同步關係的有３７年、佔８２２％（詳見表１）；存在不同步、尚待進一步分析的有４年、佔：８９％；不明顯的有４年、佔８９％。其中不同步的２００２年，年降水量距平百分率是負值，而年相對產量距平百分率呈現為正值，是由於年降水距平百分率之絕對值不是太大，且該年降水分佈時段與作物生長需水的階段性規律相對比較協調的結果；存在不同步的１９６１、１９７９、１９８３和２００４年，雖然年降水距平百分率是正值，但該年降水分佈時段與作物生長需水的階段性規律不甚協調，所以出現年相對產量距平百分率為負值的結局。
３、聊城的生態系統的迴圈情況
為反映近年來聊城的生態狀況，下面著重從農作物耗水與自然降水量的差異、１９７１年以來自然降水量的年際變化兩方面進行討論。３１現有產量水平下自然降水量已經遠遠不能滿足的作物耗水量聊城地區近年來大力發展設施農業的同時，主要種植作物是以冬小麥和夏玉米為主糧食作物。冬小麥平均單產近２０年（１９９６～２０１５）累年平均為５９６０６ｋｇ／ｈｍ２；夏玉米平均單產近２０年累年平均為６０５５４ｋｇ／ｈｍ２。小麥的蒸騰係數為４５０～６００、玉米的蒸騰係數為２５０～３００；其經濟系數：小麥為０３～０４、玉米為０２５～０４。依此計算，冬小麥全生育期蒸騰需水近２０年平均為６７０５～８９４０ｍｍ，近１０年平均為１０２７６～１３７０１ｍｍ；夏玉米全生育期蒸騰需水近２０年平均為３７８４～６０５５ｍｍ，近１０年平均為４９９７～７９９５ｍｍ。據有關資料，冬小麥、夏玉米蒸騰需水約佔其全生育期農田需水量的６０％～７０％。所以冬小麥全生育期農田需水量：近２０年平均為９５７８～１４８９９ｍｍ；夏玉米全生育期農田需水量：近２０年平均為５４０６～１００９２ｍｍ。也就是說，依現有產量水平冬小麥全生育期農田需水量在９５７８ｍｍ以上，夏玉米全生育期農田需水量在５４０６ｍｍ以上。由於人多地少，現行耕作制度大多為一年兩熟制，要保證作物的正常生長，每年必須有１４９８ｍｍ以上的自然降水才能滿足作物農田的水分需求。然而，全市自然降水量累年（１９７１～２０１５年）平均只有５６８８ｍｍ。全市最少的莘縣累年平均僅５３６０ｍｍ，全市最多的東阿累年平均也不過６００８ｍｍ。自然降水量最少的１９９２年全市平均僅３１２７ｍｍ，臨清為全市最少僅１８７２ｍｍ，東昌府區為全市最多也只有４６９１ｍｍ；自然降水最多的１９７１年全市平均７９５９ｍｍ，臨清最少為６８９３ｍｍ，茌平縣最多８９０７ｍｍ。１９７１～２０１５的４５年中均不能滿足現有生產水平１０２０ｍｍ左右的需水量，均存在數量不等的缺口水量。正常年份（自然降水距平百分率在±２０％之間）全市平均降水量為４５６０～６５００ｍｍ之間，只能滿足作物生長正常需水量的３０％～４３％，缺口水量至少為５７０～６８０ｍｍ左右。遇到乾旱年份時缺口水量則會更多。３２聊城１９７１～２０１５年的乾旱出現頻率按照現行氣候評價標準，將年降水量距平百分率＜－２０％的年份定為偏少年份。分析１９７１～２０１５年聊城４５年降水資料，出現年降水量偏少年份有１０年，分別是１９７２、１９８６、１９８８、１９８９、１９９５、１９９７、１９９９、２００１和２００２年。也就是說，２０世紀６０、７０年代的２０年中，降水偏少年份有１年，２０年１遇；８０年代的１０年中，有３年，１０年３遇；進入９０年代至今的２５年中有６年，為４年１遇，且年降水最少的６年中有５年年均出現於此時間段。可見，乾旱發生頻率愈來愈高，乾旱程度也愈來愈嚴重（詳見表１）水利部門對聊城１９９９年全市用水情況統計結果為：總用水量１４６６００萬立方米，其中農業用水佔總用水量的４８５％、工業用水佔總量的３５５％、城市生活用水和農村人畜用水佔１０７％、城市生態用水佔５３％。該年降水量全市平均為４２８０ｍｍ，較累年平均值（５６８８ｍｍ）偏少２４８％。２０世紀９０年代以來，農業缺口水量的逐年增多和累積，再加之工業用水、生活用水、城市生態用水，致使對地下水源的開採和對地面河流的.攔截更為嚴重。資料顯示，１９８３年全市有機井２０９１眼，１９９４年已增至１５８０４眼。其後果就是地下水位明顯下降。至於攔截地面河流，其前景也不容樂觀。曾經為聊城的發展繁榮帶來勃勃生機的大運河，如今聊城境內的已乾涸見底。
４、合理開發雲水最佳化生態確保聊城生態農業可持續發展
現在倍受關注、倍受重視，且已積極採用的自然生態改善措施有：退耕還林（草）、節水灌溉、廢水利用等［１６－１７］。在採用這些措施的同時，還應該更加註重對空中雲水的開發，即加大對人工降（增）雨的開發力度。此舉不僅成本低、覆蓋面大，而且在有利於植被生長之外不會產生任何顯性的或者隱性的不利影響，又能有效地補給地面河溪水量和地下水源。因此在不至於造成災害的前提下，人工增雨作業應該常年進行；一旦作業條件成熟，就要進行。要改變以往那種只有當旱象明顯、災情嚴重、不得不解燃眉之急時，才去作業的被動習慣［１８－２０］。透過人工增雨作業增加降水量，可以使地表和地下水得到有效補給；為今後聊城農業生產的安全實施及可持續發展創造良好的生態環境。因此，合理開發空中水資源、最佳化生態環境、促使生態系統的良性執行，是促進聊城農業持續發展的重要途徑。
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