太行山山前平原節水技術模式推廣應用潛力研究

呂麗華，梁雙波，王慧軍，賈秀領

（1.農業部華北作物生理生態與耕作科學觀測實驗站，河北省農林科學院糧油作物研究所，河北石家莊050035；2.河北省農林科學院，河北石家莊050031）

太行山山前平原節水技術模式推廣應用潛力研究

呂麗華1，梁雙波1，王慧軍2*，賈秀領1

（1.農業部華北作物生理生態與耕作科學觀測實驗站，河北省農林科學院糧油作物研究所，河北石家莊050035；2.河北省農林科學院，河北石家莊050031）

針對當前河北省節水技術模式推廣應用效益不佳的問題，對資源缺水的太行山山前平原節水技術模式推廣范圍進行研究，確定節水技術模式推廣應用的潛力系數。本研究運用系統聚類分析方法，對山前平原內50個縣（市）冬小麥、夏玉米生產條件和農業生產條件的相似程度進行聚類分析，推算出主體技術模式推廣應用的潛力空間。結果表明：太行山山前平原欒城試驗站形成的節水模式推廣應用潛力達0.88，可以在山前平原廣泛推廣應用。

節水模式；推廣潛力；山前平原；相似系數

河北省山前平原地處華北平原，地下漏斗嚴重，是我國嚴重的缺水地區，近年來各地區在發展節水農業過程中，探索出許多各具特點的節水灌溉技術模式[1，2]。但由于區域內各縣（市）自然條件、社會經濟條件和節水灌溉技術條件存在差異，使節水技術模式推廣應用的綜合效益不佳。為保證節水農業的健康、有序、可持續發展，當前有必要對資源缺水的太行山山前平原節水技術模式推廣應用潛力進行研究，提出節水模式適宜推廣應用的范圍。欒城縣作為該地區的典型代表縣，中國科學院農業資源研究中心欒城試驗站經過多年研究，已形成適合太行山山前平原的主體節水技術模式分別為理想產量模式、關鍵期灌溉模式和儲水灌溉模式（表1），但該節水技術模式在山前平原能否推廣應用、應用的范圍有多大尚未曾有人做過研究。本研究運用系統聚類分析方法，得出山前平原區各縣（市）之間的相似性，進而推算出主體節水模式推廣應用的潛力空間。

1　材料與方法

1.1數據來源

選取《河北農村統計年鑒》（2004～2008年）節水灌溉面積、有效灌溉面積、小麥玉米產量，河北省氣象局年平均降雨量（1978～2008年），中國地質科學院水環所地下水開采模數（1990～2008年）等數據。

表1　欒城縣山前平原節水技術模式Table1　Water-saving irrigation mode in Luancheng County of Taihang piedmont region

1.2研究方法

運用SPSS12.0中系統聚類分析方法[3]，對研究區域49個縣的指標值進行無量綱化，并計算各縣與樣本縣相似度，從而得出適合該節水模式的縣域，進而進一步計算出節水潛力。

1.2.1指標選取原則選擇描述事物對象的變量（指標）。要求選取的變量既能夠全面反映對象性質的各個方面，又要使不同變量反映的對象性質有所差別。根據研究區域的農業發展情況以及聚類分析建模要求，選取的指標具有可比性、分辨意義和差異性顯著、指標間高度不相關性、收集具有可行性以及簡潔性的原則，共設立指標5個，分別為年平均降雨量（B1）、地下水開采模數（B2）、有效灌溉面積占耕地面積比例（B3）、節水灌溉面積占有效灌溉面積比例（B4）、小麥和玉米平均產量（B5）。本研究涉及50個縣（市），數據量大，考慮到數據的保密性，因此僅給出部分縣（市）數據（表2）。

1.2.2數據標準化運用極差法對原始數據進行標準化。將數據范圍轉換到0～1，每列的最大數據轉變為1，最小數據轉變為0（表3）。

1.2.3相似程度計算計算公式為：

1.2.4推廣應用潛力推廣應用潛力等于山前平原研究區域各縣的相似系數平均值。

表3　分類指標標準化值Table3　Standardizing value of classification index

2　結果與分析

2.1研究區域相似度

研究區域的49個縣（市）中，與欒城縣條件相似的縣（市）較多，其中，0.900＜rij＜1.000的縣（市）有25個，0.800＜rij＜0.900的有13個，0.700＜rij＜0.800的有7個，在0.500＜rij＜0.700的有4個（表4）。

2.2聚類分析與推廣應用潛力

2.2.1聚類分析根據計算所得到的相似系數，應用SPSS統計軟件中系統聚類的最短距離法對山前平原所轄縣進行聚類分析。結果（表5）顯示，分成7類時，除無極縣、徐水縣、博野縣、曲陽縣、臨城縣、隆堯縣、大廣回族自治縣外，其他各縣與欒城縣均為一類；分成6類時，除無極縣、徐水縣、博野縣、曲陽縣、隆堯縣、大廣回族自治縣外，其他各縣與欒城縣均為一類；但分成2類時，僅無極縣、博野縣、隆堯縣與欒城縣不同。

2.2.2推廣應用潛力根據計算結果可知，太行山區山前平原應用欒城節水模式節水的潛力為0.88。說明欒城試驗站形成的節水技術模式較適宜在山前平原各縣進行推廣，應用潛力較大。

3　結論與討論

本研究首先建立了冬小麥、夏玉米生產條件相似性評價的指標體系，選擇了年平均降水量、地下水開采模數、節水灌溉面積占有效灌溉面積的比例、有效灌溉面積占耕地面積的比例和小麥玉米單產作為分類指標。得到在太行山山前平原與欒城縣相似系數在0.800以上縣（市）占77.6%，進而通過各縣（市）的相似性得出該區域形成的節水模式推廣應用潛力達0.88，該模式可以在山前平原廣泛推廣應用。

前人對于作物品種分類[4，5]、作物性狀分類[6，7]、節水灌溉分區[8]、氣候分區[9～12]、林業規劃[13～16]和生態分類[17～19]等多應用聚類分析方法。作者曾將該方法應用到黑龍港低平原區域的節水技術模式推廣應用潛力的評價，并得出該地區的潛力為0.88[20]。本文中采用同樣的方法對山前平原欒城試驗站形成的節水技術模式進行了研究，通過對太行山山前平原49個縣（市）進行分類，得出區域內各縣（市）小麥、玉米生產條件的相似系數，進而推算出節水模式的適宜推廣范圍。

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表4　欒城縣與山前平原其他各縣（市）的相似系數Table4　The similarity coefficient of Luancheng County with other counties in piedmont region

表5　山前平原各縣（市）聚類分析Table5　Classification of each county in piedmont region

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Application Potential of Water-saving Irrigation Mode in the Taihang Piedmont Region

LV Li-hua1，LIANG Shuang-bo1，WANG Hui-jun2*，JIA Xiu-ling1
（1.Scientific Observing and Experimental Station of Crop Cultivation in North China，Ministry of Agriculture P. R.China，Institute of Cereal and Oil Crops，Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050035，China；2.Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050031，China）

In this article，the potential of popularization and application for water-saving technology mode was studied in water shortage district，the objective to clear the application range of water-saving mode in the Taihang piedmont region.We studied the similarity coefficient of crop production condition in piedmont region 50 counties by systematic cluster method，and inferred application potential coefficient of water-saving technology mode.The results showed that the application potential of mode in Taihang piedmont region reached 0.88.

Water-saving irrigation mode；Application potential；Taihang piedmont region；Similarity coefficient

S323.3

A

1008-1631（2016）05-0094-04

2015-12-11

農業部公益性行業科研專項（201303133）；國家科技支撐計劃項目（2013BAD05B00）

呂麗華（1977-），女，河北景縣人，助理研究員，博士，主要從事小麥玉米微灌節水高產、水肥一體化技術研究。Tel：0311-87670620；E-mail：nkyllh@163.com。

王慧軍（1957-），男，河北懷來人，教授，主要從事農業技術推廣及經濟評價研究。E-mail：475351838@qq.com。