农田水利建设对黄淮海地区干旱气候灾害的适应性模拟研究

In the Twelfth Five-Year Plan, irrigation infrastructures construction has been suggested the major climate policy to adapt future drought climate in China but a quantitative understanding on the adaptive abilities of irrigation infrastructures in the context of climate change is required for putting the plan into practices. In the project, based on the Huang Huai-hai Plain, we would firstly collect county-level data of agricultural drought, climate and irrigation infrastructures for describing their space-time variation; then based on those data, a model that reflects adaptation of irrigation infrastructures on agricultural drought would be established; finally, using the model, the quantitative abilities of a range of irrigation infrastructures at the current climate would be compared and the irrigation infrastructures response solution under different drought scenarios would be projected. The innovation of the project lies with the new model that could not only represent the real adaptive ability of irrigation infrastructures but also guide the irrigation infrastructures construction for combating future drought in a more objective manner. Our study will provide a new tool and evidences to answer how to do the irrigation infrastructures construction to face the progressively severe drought climate in future.

大兴农田水利是中国政府"十二五"规划中最为重要的气候减灾政策，但是我们对当前中国农田水利设施的抗旱减灾能力还欠缺足够的定量化认识和有效的数学表达形式。该信息的缺失是未来农田水利应对方案制定中无法回避的重要科学问题。基于此，本项目拟收集和整理我国黄淮海地区市县级别农业干旱受灾/成灾资料、气候干旱指标以及不同类型农田水利设施数据；基于该数据集，量化气候变化、农业干旱和农田水利这三者之间的相互关系，针对农田水利设施对干旱气候灾害的适应性构建模型；通过情景模拟，比较分析当前气候下不同类型水利设施的抗旱减灾能力，并提出不同干旱强度情景下的农田水利应对方案。本项目的创新性在于：所构建的模型不仅将反映我国灌溉水平的提高对干旱气候灾害的适应能力，而且还将该适应性扩展到不同类型的水利设施上。该模型将为黄淮海地区如何建设未来农田水利以及如何有效地提高农田抗旱减灾能力提供定量化研究手段和科学证据。

大兴农田水利是中国政府“十二五”规划中最为重要的气候减灾政策，但是我们对当前中国农田水利灌溉的抗旱减灾能力还缺乏足够的定量化认识和有效的数学表达形式。该信息的缺失是未来农田水利应对方案制定中无法回避的重要科学问题。基于此，本项目收集和整理了我国黄淮海地区县级气候，农作物产量以及灌溉的数据，并通过建立一个固定效应模型确定了气候变化、农业干旱和农田灌溉这三者之间的定量化关系。我们研究发现，增温以及干旱是影响该地区农作物产量最重要的因子，而灌溉面积的变化对产量的影响相对弱；进一步的灌溉条件情景模拟显示，未来气候下，灌溉面积增加4.4%（中国政府承诺的灌溉面积增加量）仅能增加0.7%（在RCP2.6气候情境下）和0.8%的农作物产量（在RCP8.5气候情景下）。当灌溉面积增加10%时，产量增加1.5%（在RCP2.6气候情境下）和1.8%的产量（在RCP8.5气候情景下），而当灌溉面积增加15%时，产量增益分别为2.2%（在RCP2.6气候情境下）和2.7%（在RCP8.5气候情景下）。但是这些产量增益相比未来气候对农作物带来的负面影响是微乎其微。由于气候干旱，研究区域农产品产量将出现5–20%的下降。这个结果说明，我国的农田水利建设不应过分强调灌溉面积的增加，而应该更加重视使用节水灌溉技术，增加灌溉效率。