农业水资源气候变化的影响
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1材料与方法
1.1资料来源
本文选取新安气象站1979-2008年逐年的年、季平均气温，年、季降水量等资料和新安水文站近50年的水文资料；季节划分采用气象学标准：春季是3～5月，夏季是6～8月，秋季是9～11月，冬季是12月和次年1～2月。
1.2研究方法
研究主要采用回归分析、趋势线分析等方法。通过引入气候倾向率和气候趋势系数来研究各要素的气候倾向趋势和变化幅度，并采用相关系数统计检验方法，检验气候趋势系数是否显著。
2研究结果
2.1气温呈升高趋势，干旱频数增加
为新安县1979-2008年的平均气温年际变化曲线图。新安年平均气温是14.3℃。从图1中可以看出，20世纪80年代初期平均气温最低，从80年代中期开始平均，气温在平均值以上的几率越来越大，相对峰值和相对谷值都呈明显升高趋势；从90年代开始，干旱频数增加，升温剧烈。新安近30年来，气温呈显著上升趋势，拟合方程为y=0.046x+13.54，每10年升温平均达0.46℃，相关系数为0.71，高于我国50年来0.22℃的平均每10年升温水平。
2.2降水呈减少趋势，干旱威胁严重
给出了新安县1979-2008年降水量的变化序列。1979-2008年，新安年平均降水量为646.3mm，降水量总体趋势是在波动中减少，每10年降水递减倾向率为3.97mm，表现出干旱化趋势。同时还明显看出，气候变暖后，年降水量振幅的相对变率比气候变暖前有明显的增加，表明随着气候的变暖新安年降水量变率增大，出现大旱大涝的可能性增加。就年代变化而言：80年代，新安降水量比较稳定，高于平均值34mm，为丰水期；90年代波动中急剧减少，低于平均值44mm，为严重干旱期；2000-2008年降水量比90年代有所增加，如果不考虑2003年的峰值，仍低于90年代的平均水平，其中，2003年的降水量是30年来最高，为严重洪涝年，使得每10年平均值增大，其他年度降水量仍相对较少，干旱威胁依然存在。
2.3蒸发量呈上升趋势，水资源短缺问题更加严重
为新安县近30年蒸发量年际变化曲线图。由图3可以看出，新安蒸发潜力存在稳定的上升趋势，每10年线性递增率为65.39mm。这与温度升高蒸发量增加理论一致。温度升高引起的蒸发量加大和农业用水量增加，使原本就存在的水资源短缺问题更加严重。
3.1气温变化对水资源的影响
气温作为气候条件热量指标对水资源的影响主要表现在：一是温度升高使得地表附近的辐射、潜热、显热和热传导增加，蒸发蒸腾量加大，蒸散强度提高，水的消耗量增加，造成水资源数量减少；二是气温升高改变了下垫面与近地层空气之间的温差，使降水形态发生变化。刘青蓁[5]的研究表明，气温每升高1℃，农业灌溉用水量就会增加10%，水文循环也随之加强。王江山[6]通过对气候数值模拟推算表明，若降水不变，气温升高4℃，则径流量减少15%左右。也就是说，高温与干旱最直接的影响是农业需水与用水增加，降水减少使水资源补给量减少的同时，农业灌溉用水次数增多，灌溉数量加大。面对需水加大和可用水资源减少的双重压力，水资源的亏缺程度得到进一步增加。
3.2降水变化对地表水的影响
大气降水是地球淡水的唯一补给源，是影响水资源最直接的因素。以新安县30年来地表径流量和年降水资料做逐步回归分析，显著水平取0.01，经数据统计分析可得回归方程：y=0.183x-10.12r=0.92（1）式中，y为年地表经流量，单位：m3；x为年降水量，单位：mm；r为相关系数。通过对1979-2008年新安降水量与地表径流量的年际变化分析表明，年降水量变化与地表径流量的变化规律非常一致，相关性达92%，年平均降水量每减少10%，地表径流量便减少11.5%左右。
3.3降水变化对地下水资源的影响
新安地下水的形成与分布，主要受气象、水文、地质、地貌等因素的影响。从近年新安地下水的变化趋势看，呈大幅下降趋势，与近年来新安降水的变化趋势相一致。新安地下水补给来源主要是大气降水和地表水，全县平均地下水资源量为0.799亿m3。对该地区30年来地下水和年降水资料做逐步回归分析，显著水平取0.05，经数据统计分析可得回归方程：y=0.0012x+0.026r=0.89（2）式中，y为地下水资源量，单位：亿m3；x为年降水量，单位：mm；r为相关系数。通过对1979-2008年新安降水量与地表径流量的年际变化分析表明，年降水量变化与地下水资源量的变化规律非常一致，相关性达89%，年平均降水量每减少10%，地下水资源量便减少9.7%左右。
4对策与建议
新安县位于我国黄土高原东南端,河南省西北部,黄河中游南岸，豫西黄土丘陵区。该区十年九旱，年均降雨量只有646.3mm，且70%的降雨集中在7~9月,年均蒸发量为1897.6mm，绝大部分村民生活靠雨水和季节泉水,水浇地面积不足4000hm2,90％的农田靠天等雨，粮食产量低而不稳，经济效益低下，是典型的旱作农业区。为了更好地应对缺水少水的现实状况，保障当地农业生产和生活用水，只能立足本区，在开源节流上下功夫。
4.1实施空中水资源开发战略
每次降水过程中，大气中的水汽通量只有小部分以自然降水的形式降落，大量水分并没有以雨雪的形式落下。因此，可以选择在适宜的云水条件下，人工播撒一定的催化剂促进水汽和云水向降水的转化。以该地区现实状况而言，只有开发空中水资源，实施人工增雨战略工程，才有希望从根本上解决水资源短缺的危机。相比抽取江河水或地下水来说，人工增雨成本很低。2008年新安县8次实施人工增雨，增加降水400万余t，平均每吨水成本仅为0.001元。据河北省1995年测算，人工增雨投入与产出效益比为1∶30以上。北京市的数据显示，增雨的投入产出比超过1∶90。事实上，我国的人工增雨虽然已经搞好了十几年，但基本上只是作为一种抗旱减灾的应急手段，未能上升到开发水资源的战略层面。应当转变观念，把开发空中水资源作为一项水资源开发利用的长期机制，以解决水资料短缺这一关键性制约因素。
4.2建立节水的动机激励机制
建立节水的动机激励机制[7]就是利用水价政策激励消费者自愿采取节水技术。所谓水价激励机制就是将用水分成基本用水和奢侈用水两部分收费。水费计算可由公式(3)表示：M=Q1P1+Q2P2（3）式中，M为综合收费，Q1为基本用水量，P1为基本水价，Q2为奢侈用水量，P2为奢侈水价。合理确定Q1、P1和P2的值，就能很好的运用水价政策激励消费者自愿节水。
4.3广泛采用各种抗旱农技措施
4.3.1土壤培肥培肥土壤是农业调水的关键措施。增施有机肥，以改善土壤结构，提高土壤保水保肥性能，尤其是配方施肥，以满足作物生长之需要，提高水肥的利用效率，达到抗御旱灾的效果。
4.3.2地膜覆盖地膜覆盖能有效地阻隔土壤水分向大气散发，提高土壤温度，减少土壤盐分。覆盖地膜[8]可提高地温2～4℃，增加耕层土壤水分1％～4％。
4.3.3秸秆覆盖秸秆覆盖具有改善土壤结构，蓄水保墒，增加降水入渗，提高土壤供水能力，抑制土壤蒸发，调节土壤水层等效应。采用秸秆覆盖可使0～30cm的土壤层相对含水量提高3％～4％。
4.3.4早耕深耕深耕能加速雨水下渗到深层，减少蒸发，可打破犁底层，提高土壤蓄水保水能力。深耕30cm可保蓄130mm的水量。
4.3.5耙耱保墒耙地造成耕层上虚下实，利于保墒和作物出苗生长，镇压可使耕层变紧，压碎坷垃，平整土面，防止水汽扩散，蓄水保墒。
4.4推广降雨集存技术
4.4.1雨水汇集技术雨水汇集技术是利用自然和人工修建的集流面把降雨径流收集到特定场所以备高效利用。不同的集水面材料集流效率不同，柏油路面为70％，混凝土硬化集流面为75％。
4.4.2雨水贮蓄技术雨水蓄存是指将汇流面汇集的雨水通过导流渠引入蓄水设施贮存。常用的蓄水设施有水窖、塘坝、水池等。
4.5推广节水灌溉技术
4．5．1管道输水输水是农田灌溉的重要环节，传统水渠输水因渗漏、蒸发等造成水资源利用率低，且有渠道占地等缺点。采用管道输水，水利用率可达97％～99％，比土渠输水节水35％，比硬化渠道节水5％~l5％。
4．5．2喷灌喷灌就是利用喷灌机将水喷射到空中散成细小的水滴，像大气降水一样均匀地湿润土壤。其优点是省水，不易产生深层渗漏和地表径流，并可调节农田小气候，具有明显增产效果。据测定，喷灌水资源利用系数可达0.72～0.93，喷灌比渠灌节水60％。
4．5．3滴灌滴灌就是利用低压塑料管道通过滴头把水或化肥溶液逐滴均匀缓慢地滴入作物根区附近，并使土壤经常保持最优含水状态，比喷灌省水1/2，比较适合丘陵山地。
4．5．4微喷灌微喷灌就是利用低压管道以小的流量将水喷洒到土壤表面的方法。微喷灌一般比喷灌节水20％～30％。
4.6采用化学抑蒸技术
一是土壤结构改良剂。土壤结构改良剂具有与塑料地膜类似的抑制蒸腾保墒、增湿，促进土壤团粒结构形成，改良土壤的物理性状，增加入渗，保持水分等作用。二是作物蒸腾抑制剂[9]。作物蒸腾抑制剂具有代谢、成膜、多功能高功效的特点。三是保水剂的应用。保水剂由强吸水性能高分子材料制成，具有吸水快、能力大、保水效果好、易被作物吸收利用的特点，能使土壤在降水后吸收相当于自身重量近1000倍的水，并且很难蒸发，但可被作物吸收。其使用方法有种子包衣、根部涂层和土壤施入等。
4.7山坡降水资源高效利用
由于山坡对降雨产生的径流流速往往较高,坡面水流厚度相应较薄,降雨停止后坡面滞留水较少，相对入渗时间和入渗量也有限，即使渗入土壤中的水分也会大部分变为土内径流而沿岩体或其他相对于表面疏松层而较为密实的弱透水层表层而很快从坡脚渗出。山坡降水资源开发利用一是依靠修筑水平梯田改变山坡的微地形[10]，对雨水资源就地利用极为有效。二是雨水异地利用[11]，通过一定的工程措施将坡面产生的径流引向异地，既解决当地坡面的土壤冲刷问题,也使坡面的雨水资源得到有效开发，从而变害为利。三是植树造林、涵养水源。林地比农田和荒地具有更高的蓄水能力。据测定[12]，林下2m深土层内含水量：栎林每公顷为4966．7m3，山杨林每公顷为4233．7m3，刺槐林每公顷为2534．8m3，相当于253.5～496.7mm的降水量。另据测定[13]，林地土壤含水量为荒地的2.9倍。
4.8沟道水资源高效利用
降水经坡面地表径流及土内渗流而汇入沟道后,将形成小流域洪水对沟床产生水力侵蚀。为防止和减轻这种侵蚀,最有效方法为开发利用小流域洪水资源，使其变害为利的手段就是在沟道内建设以蓄水为主,兼具削峰、拦沙功效的小型集流坝[8]和小型水库。
4.9山泉溪流水资源高效利用
在浅山丘陵区，因岩层隙水、土壤渗水等形成的小山泉一般较多，开发利用具有一定的使用价值。对山泉溪流进行开发的形式主要有2种[14],一是“长藤结瓜”式，即先在泉水出露处建一小型蓄水池，之后埋管通往蓄水池或水窖；二是“渠道带蛋”式，即先在泉水出露处建一小型蓄水池，之后埋管沿用水线路每到一用水地点即设置一蓄水池，再由此蓄水池的溢水口向下一蓄水池继续埋管送水直至终点。
