遼寧主要糧食作物生長季需水與降水耦合度分析＊

張鳳怡，遲道才，陳濤濤

（沈陽農業大學水利學院，沈陽 110866）

農業用水占社會總用水量的比重近年來有所下降，但農業仍排用水行業首位[1]，需要嚴格控制農業用水總量，以水定農業生產規模、以水定種植結構、以水定產量，推動農業適水發展，更好地為國家農業生態優先、綠色優先的戰略布局服務。IPCC 第五次評估報告指出，與1986?2005年相比，2016?2035年全球地表平均溫度將上升0.3～0.7℃[2]，這將顯著改變水資源的供給，影響作物生長和耗水模式[3]。水分是作物生長發育的重要環境因素之一，對區域農業用水的評價，要考慮不同作物對水分的需求和需水規律。

作物需水與降水耦合度是指單位時間（某一生長階段）內，有效降水對作物需水的滿足程度[4]。近年來，國內利用該指標在不同時間尺度上對不同作物不同地區進行了大量研究，并取得豐富成果。據崔日鮮等[5]報道，山東植棉區棉花在播種期和吐絮成熟期需水與降水耦合度普遍較低，播種期、苗期和吐絮成熟期耦合度在多數站點趨于減少趨勢；聶堂哲等[6]研究發現，黑龍江水稻生育期內需水與降水耦合度總體呈減小趨勢，而不適宜水稻種植的西部地區耦合度為增加趨勢；張婷等[7]研究指出，華北和東北地區晚播燕麥的耦合度高于早播燕麥，適當晚播能使燕麥充分利用自然降雨。對不同作物需水與降水耦合度的評價已成為關注區域農業適水發展的重要內容，但目前主要以單一作物為研究對象，對同一區域多種糧食作物對比研究的報道鮮有。此外，遼寧主要糧食作物生長季內降水與需水匹配情況及其時空演變規律尚未知，尤其遼寧省是中國糧食增產潛力較大的地區之一，也是氣候變化較敏感的地區，加之研究區降水時空分布不均、干旱等氣象災害發生頻率和程度日益加強[8]，區域氣候變化所帶來的影響嚴重威脅著大田作物生長，因此，有必要對遼寧主要糧食作物需水與降水耦合規律展開深入研究。

SIMETAW（Simulation of ET of Applied Water）模型是在Penman-Monteith 公式的基礎上結合作物數據庫來模擬作物蒸散量[9]。模型能夠根據作物資料、氣候數據和土地利用類別，提供給區域內每個分區農田逐日、逐季、逐年的水平衡估計[10]。國內外許多學者對該模型進行了不同地區的適應性檢驗[11?13]。前人已進一步利用SIMETAW 模型在華北平原對夏玉米、冬小麥和棉花等作物需水量進行了時空演變規律研究[14?16]。因此，本研究利用SIMETAW 模型對遼寧主要糧食作物需水及其與降水耦合規律進行研究，以期揭示氣候變化對該區域糧食作物需水的影響，探明當地自然降水資源對主要糧食作物需水的滿足程度及其時空變化特征，為調整本區域農業種植結構，充分利用天然降水，推動適水農業發展及農業綠色高效節水提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 區域劃分

遼寧省位于中國東北地區南部，全省耕地面積409.29 萬hm2，占全省土地總面積的27.65%（2016年），其中大部分分布在中部平原和西部低山丘陵的河谷地帶。遼寧省是典型的溫帶大陸性季風氣候，年均降水量為400～1000mm，主要集中在夏季，占全年總降水量的60%～75%，春、秋季雨少風大，容易引發干旱，其中春旱占遼寧干旱發生總數的70%以上[17]。根據遼寧省水文地貌綜合特征，將研究區33 個站點劃分為4 個子區域，即中部平原區（10 個站點）、東部山區（7 個站點）、西部干旱區（8 個站點）和南部丘陵區（8 個站點），分別簡稱中部、東部、西部和南部地區。具體站點分布情況以及遼寧分區如圖1 所示。

圖1 遼寧省氣象站點及DEM 分布圖Fig.1 The spatial distribution map of the meteorological stations and DEM in Liaoning province

1.2 SIMETAW 模型輸入資料和輸出參數

1.2.1 輸入資料

利用SIMETAW 模型計算遼寧3 種主要糧食作物（春玉米、大豆和水稻）的需水量，模型需要輸入氣象數據和作物數據。氣象數據來源于中國氣象科學數據共享服務網（https://data.cma.cn/）中國地面氣候資料日值數據集(V3.0)，主要收集了遼寧省33 個氣象站點（1957?2017年）61a 逐日氣象數據，包含日照時數、風速、相對濕度、日降水量、最低氣溫、最高氣溫、平均氣溫、平均氣壓等資料。各氣象站點的基本資料包括站點經度、緯度和高程等。

作物數據包括播種日期、收獲日期、作物不同生長階段劃分信息和作物系數等。各主要糧食作物占遼寧糧食作物播種面積百分比以及生長季起止時間統計結果見表1。其中，水稻生長季日期不包括秧田期。調查發現，同一作物的生長季時間在遼寧4個分區差異較小，故同一作物采取相同的生長季起止日期。

表1 遼寧省主要糧食作物播種面積占比及其生長季（播種?收獲）時間表Table 1 The proportion of sown area of main grain crops and their growing season(sowing-harvest)schedule in Liaoning province

根據田間調查資料，按照FAO-56 中劃分作物4 個生長階段的方法[18]，將模型內各生長階段天數進行調整。修正后3 種作物各個生長階段經歷天數如表2 所示。SIMETAW 模型將作物整個生長過程分為4 個階段，即生長初期、快速生長期、生長中期和成熟期，將各階段作物系數（Kc）隨生長時間線性連接，得到各作物初期、中期和成熟期的Kci即生育期內作物系數變化過程[12]。春玉米和大豆Kc使用文獻[19?20]中實測數據替換模型中對大多數作物提供的FAO 標準作物系數。水稻各階段作物系數（Kc）結合團隊在遼寧地區水稻需水相關試驗的研究結果[21?22]，修正后3 種作物Kc值如表3所示。

表2 遼寧省主要糧食作物各生長階段天數(d)Table 2 Days of each growth stage of main grain crops in Liaoning province(d)

表3 遼寧省主要糧食作物不同生長階段的作物系數(Kc)Table 3 The crop coefficients(Kc)of major grain crops at different growth stages in Liaoning province

1.2.2 輸出參數

模型采用單作物系數法計算作物需水量（ETc），計算式為

式中，ETc為日作物需水量（mm）；Kc為作物系數；ET0為日參考作物蒸散量，按Penman-Monteith公式計算[23]。

1.3 有效降水量

有效降水量（Er）的計算式為

式中，P 為降水量（mm）；α 為降水入滲系數，當一次降水量<5mm 時，α 為0；當一次降水量在5～50mm 時，α 約為0.9；當一次降水量>50mm 時，α為0.8[24]。

1.4 需水與降水耦合度

第i 時段內的作物需水與降水的耦合度 λi為[6]

式中，為第i 時段內作物需水與降水的耦合度，無量綱；Eri為第i 時段內的有效降水量（mm）；ETci為第i 時段作物需水量（mm）。計算水稻需水與降水的耦合度時，用總耗水量代替作物需水量，即作物需水量和滲漏損失之和[25]。

全生育期作物需水與降水的耦合度λ 為各生育階段耦合度 λi以需水模數（ETci/ETc）為權重的加權平均值，計算式為

式中，n 為生育階段總數；ETc為全生育期需水量（mm）。

1.5 數據分析方法

運用Mann-Kendall 非參數檢驗統計法（簡稱M-K檢驗法）[26]，對遼寧33 個氣象站點1957?2017年各作物需水相關指標進行變化趨勢分析和顯著性檢驗，選定95%置信度判別各指標的時間變化趨勢是否通過顯著性檢驗。利用ArcGIS 10.4 中的Ordinary Kriging 插值法[27]對各站點要素數據進行空間插值，分析各指標的空間變化特征。選取遼寧33 個氣象站近61a 春玉米、大豆和水稻生長季的需水與降水耦合度數據，進行頻率計算，繪制不同分區各作物的皮爾遜Ⅲ型概率分布曲線，最后求得不同耦合度所對應的保證率，保證率用百分數表示，其值可反映某個時段內某一氣象要素低于（或高于）某一數值的可能性大小。運用R3.5.2 進行數據處理和繪圖分析。

2 結果與分析

2.1 主要糧食作物生長季需水量（ETc）分析

2.1.1 全省生長季作物需水特征

1957?2017年遼寧省春玉米、大豆和水稻逐年生長季作物需水量（ETc）的結果表明，3 種作物全生長季ETc多年平均值分別為511.8mm、509.4mm 和605.1mm。3 種作物全生長季ETc均表現為下降，但趨勢不顯著。春玉米、大豆和水稻4 個生長階段作物需水量模擬結果如表4。由表可見，3 種作物生長初期ETc多年平均值分別為74.2mm、56.8mm 和107.2mm，快速生長期分別為183.8mm、126.5mm 和172.8mm，生長中期分別為185.6mm、262.2mm 和247.9mm，成熟期分別為 75.7mm、70.3mm 和77.0mm。總體來看，3 種作物各生長階段需水量，在生長中期最大，快速生長期次之，春玉米成熟期ETc與生長初期基本接近，大豆成熟期ETc大于生長初期，水稻反之，3 種作物生長中期需水量均最大，此時，正處于作物生長旺盛期，同時也是水分敏感期，應注意滿足各作物的實際需水要求。M?K 趨勢檢驗結果（表4）表明，在生長初期，春玉米和大豆的需水量均呈顯著下降趨勢（P<0.05），傾向率分別為?1.9mm·10a?1和?1.59mm·10a?1，生長初期需水量的減少會在一定程度上緩解糧食作物生長初期的用水壓力。

表4 主要糧食作物生長季內作物需水量及其時間序列傾向率Table 4 Crop water requirement(ETc)and the tendency rate in the time series in the growing season of main grain crops

2.1.2 各分區生長季作物需水特征

主要糧食作物全生長季ETc的空間分布見圖2。由圖可見，春玉米生長季需水量530.0mm 以上的區域集中于南部分區，西部均值為513.0mm，中部均值為 506.0mm，東部均值相對其他分區最小（491.7mm）。大豆和水稻需水量空間分布與春玉米存在一定差異，大豆和水稻ETc在西部分區均值最高，分別為536.5mm 和651.7mm，低值區主要分布在東部，分別為488.0mm 和544.9mm。總體來看，各糧食作物主要表現為西部地區和南部沿海地區需水量較高，東部最低。

圖2 遼寧春玉米、大豆和水稻全生長季需水量的空間變化Fig.2 Spatial variations of ETc of spring maize,soybean and rice in whole growing period in Liaoning province

春玉米各生長階段ETc空間分布特征與全生長季有所不同。由圖3 可知，生長初期和快速生長期的春玉米ETc高值均集中在南部分區，多年平均值分別為85.7mm 和189.4mm，生長初期的低值主要分布在西部，為62.9mm，快速生長期低值區在東部，為176.2mm；生長中期和成熟期的春玉米ETc空間分布規律較為接近，呈現由東向西逐漸遞增的分布特征，高值集中在西部，分別為191.4mm 和80.3mm，低值主要分布在東部，分別為176.0mm 和66.3mm。整體上看，各個生長階段春玉米需水量區域之間具有明顯差異，4個生長階段的春玉米ETc空間分布特征不盡相同。

圖3 遼寧春玉米各生長階段作物需水量空間分布Fig.3 Spatial distributions of ETc in each growth stage of spring maize in Liaoning province

大豆不同生長階段需水量的空間分布規律存在一定差異。通過圖4 可知，生長初期的大豆ETc空間分布呈現由中部向四周遞增的規律，在南部分區數值較高，多年平均值為60.6mm，低值區主要分布在中部地區，為48.5mm；快速生長期，高值在西部地區，為131.8mm，低值在東部地區，為119.4mm；生長中期大豆ETc空間分布特征為由東南向西北逐漸遞增，高值分布在西部地區，為271.6mm，低值區主要出現在東部，為253.0mm；成熟期的大豆ETc空間分布特征為由東北向西南逐漸遞增，高值主要在南部，為75.6mm，低值區主要出現在東部，為63.2mm。由上可知，各個生長階段大豆需水量區域之間具有較大差異，4 個生長階段高值區域主要分布在西、南部地區，低值主要在中、東部區域。

圖4 遼寧大豆各生長階段作物需水量空間分布Fig.4 Spatial distributions of ETc in each growth stage of soybean in Liaoning province

水稻4 個生長階段需水量的空間分布規律與全生長季的分布規律較為相似，由圖5 可知，生長初期、快速生長期和生長中期水稻ETc空間分布呈現由東向西逐漸增加的規律，西部分區即高值集中區，多年平均值分別為120.0mm、188.4mm 和264.8mm，東部分區即低值集中區的多年平均值分別為93.7mm、158.4mm 和224.9mm；成熟期水稻ETc的空間分布與其他3 個生長階段的特征不同，呈現由東向西先增加后逐漸減少的特征，高值主要在中部地區，平均為84.0mm，低值區在東部地區，平均為69.5mm。整體可見，水稻需水量不同生長階段區域分布有一定差異，但4 個階段之間空間分布特征差異不大。

2.2 主要糧食作物生長季需水與降水的耦合分析

2.2.1 全生長季需水與降水耦合度分析

從整個遼寧省范圍看，春玉米、大豆和水稻全生長季需水與降水耦合度（λ）的多年平均值分別為0.821、0.814 和0.464，春玉米最高，其次為大豆，水稻的降水耦合度最低（圖6）。3 種作物λ 均呈不顯著的下降趨勢。從歷年耦合度情況看，春玉米全生長季λ 有14a（占比23%）為1，λ≥0.8 的年份占比為57.4 %，大豆全生長季λ 有13a（占比21.3%）為1，λ≥0.8 的年份占比達52.5%，水稻全生長季λ≥0.6 的年份占比為13.1%。因此，從全生長季需水與降水耦合的角度看，整個遼寧省種植春玉米的需水滿足度最高，其次為大豆，水稻最低。

圖6 1957?2017年遼寧主要糧食作物全生育期需水與降水耦合度的年際變化Fig.6 Interannual variation of coupling degree between water requirement and precipitation(λ)in the whole growth period of major grain crops in Liaoning province in 1957–2017

遼寧4 個分區3 種作物耦合度情況見表5。由表可見，春玉米、大豆和水稻全生長季均為東部地區λ多年平均值最大，分別為0.974、0.966 和0.544，即東部降水對各糧食作物需水的滿足程度最高，中部、南部次之，西部耦合度值最低（0.690、0.650 和0.378）。可見，東部地區主要糧食作物充分利用當地降水的節水潛力很大，西部則最小。

2.2.2 全生長季需水與降水耦合度不同分區概率分布

不同耦合度所對應的保證率及其地域差異，可以說明遼寧3 種糧食作物不同水平耦合度出現的可靠程度。由表5 可見，春玉米和大豆全生育期λ≥0.4的保證率在不同分區間差異較小，均大于91%，即遼寧地區春玉米和大豆出現耦合度小于0.4 的概率較小；春玉米和大豆λ≥0.6 的保證率低值均在西部地區，分別為66.2%和57.44%，高值均在東部地區，分別為100%和99.93%；春玉米和大豆λ≥0.8 的保證率不同分區間差異較大，其中，最高值均在東部地區，分別為96%和88.23%，其他3 個分區保證率均低于55%。水稻多年平均λ 為0.464，全區域水稻λ≥0.4的保證率僅為69.10%。水稻λ≥0.4 的保證率不同分區間差異較大，范圍在36.79%～86.16%，東部地區最高，南部、中部和西部次之；水稻全生育期λ≥0.6的保證率除東部（31.28%）和南部（21.12%），其他分區均小于20%；水稻λ≥0.8 的保證率均低于10%。

表5 遼寧主要糧食作物全生長季不同水平的需水與降水耦合度(λ)的保證率Table 5 Guaranteed rates under different level of coupling degrees between water requirement and precipitation(λ)in major grain crops during whole growth period in Liaoning province

綜上可知，將3 種糧食作物全生育期λ 不同水平對應的保證率結果對比分析發現，同一作物相同λ值對應的保證率，均表現為東部地區保證率最高，西部地區普遍偏低，表明東部分區降水滿足3 種糧食作物需水程度高的可能性很大，而西部分區降水滿足作物需水程度低的可能性大；在保證率最低的西部分區，3 種糧食作物同一水平λ 對應的保證率表現為春玉米>大豆>水稻，說明遼西地區作為遼寧降水最少的區域，更適合種植的糧食作物是春玉米。

2.2.3 各生長階段需水與降水耦合度分析

全省主要作物各生長階段需水與降水耦合度情況見表6。由表可見，春玉米、大豆和水稻生長初期多年平均λ 分別為0.471、0.470 和0.239，快速生長期λ 分別為0.645、0.505 和0.499，生長中期λ 分別為0.841、0.844 和0.579，成熟期λ 分別為0.604、0.598 和0.296。因此，從不同生長階段的λ 值來看，遼寧省3 種糧食作物各生長階段的降水均不能滿足作物生長需水要求，其中，生長初期降水耦合度最低，說明初期階段降水對糧食作物需水的滿足程度最小，需關注當地春旱的發生，及時補充灌溉水。

表6 主要糧食作物生長季內需水與降水耦合度(λ)的時間序列傾向率和M?K 顯著性檢驗Table 6 The M?K significance test and tendency rate in the time series of coupling degree between water requirement and precipitation(λ)in each growth stage of main grain crops

M?K 趨勢檢驗結果顯示（表6），生長初期的春玉米λ 和大豆λ 呈顯著上升趨勢（P<0.05），上升速率分別為0.037·10a?1和0.047·10a?1，成熟期3 種作物λ 的下降趨勢均達到P<0.05 顯著水平，傾向率分別為?0.030·10a?1、?0.048·10a?1和?0.029·10a?1，其他2個階段3 種作物λ 均無明顯變化。綜上可知，生長初期3 種作物耦合度呈上升趨勢，尤其是春玉米和大豆初期λ 顯著上升，表明遼寧地區春旱的發生正逐漸減少，這有利于3 種作物在初期的生長，然而，3 種作物成熟期λ 值均顯著下降，說明該時期降水對3 種作物的需水將更難以滿足，對作物的成熟非常不利，旱情程度會直接影響產量高低，需增加適時有效的灌溉。

2.2.4 各生長階段需水與降水耦合度的空間分布特征

春玉米不同生長階段需水與降水耦合度空間分布見圖7。由圖可見，春玉米各個生長階段λ 的空間差異很大，4 個生長階段春玉米λ 在空間上均呈現“由東向西逐漸遞減”的規律。生長初期、快速生長期、生長中期和成熟期春玉米λ 的高值均集中于東部地區，多年平均值分別為0.558、0.764、0.936 和0.733；生長初期和快速生長期低值主要分布在南部地區，分別為0.419 和0.602；生長中期和成熟期的春玉米λ 低值主要分布在西部地區，分別為0.743 和0.467。整體上看，春玉米生長初期的各分區耦合度均明顯低于其他3 個階段，說明春玉米在生長初期不同分區的降水對作物需水的滿足程度均最低，生長中期耦合度在不同分區均達到峰值，該階段各分區降水滿足春玉米需水程度最高。

圖7 遼寧春玉米各生長階段作物需水與降水耦合度空間分布Fig.7 Spatial distributions of λ in each growth stage of spring maize in Liaoning province

大豆不同生長階段需水與降水耦合度空間分布特征與春玉米大致相同。由圖8 可知，生長初期、快速生長期、生長中期和成熟期大豆λ 空間分布均為“由東向西逐漸遞減”的特征。4 個生長階段大豆λ 的高值均集中于東部地區，多年平均值分別為0.578、0.631、0.925 和0.704；生長初期、快速生長期、生長中期和成熟期的大豆λ 低值主要分布在西部地區，分別為0.357、0.445、0.749 和0.458。整體上看，各個生長階段大豆λ 分區之間具有明顯差異，空間分布特征同春玉米相似，各分區在生長初期的耦合度最低，生長中期耦合度值最高。

圖8 遼寧大豆各生長階段作物需水與降水耦合度空間分布Fig.8 Spatial distributions of λ in each growth stage of soybean in Liaoning province

水稻不同生長階段需水與降水耦合度空間分布見圖9。由圖可見，生長初期耦合度的空間差異很小，該階段整個遼寧地區水稻λ 的范圍在0.167～0.407，僅在東南部極少站點耦合度大于0.287。快速生長期、生長中期和成熟期水稻λ 的空間分布均呈現“由東南向西北逐漸遞減”的特征，后3 個生長階段水稻λ的高值均集中于東部地區，多年平均值分別為0.572、0.703 和0.385，低值主要分布在西部地區，分別為0.443、0.449 和0.216。整體上看，不同分區均在生長初期的耦合度最低，生長中期最高，除生長初期，各生長階段水稻λ 空間差異較大。

圖9 遼寧水稻各生長階段作物需水與降水耦合度空間分布Fig.9 Spatial distributions of λ in each growth stage of rice in Liaoning province

3 討論與結論

3.1 討論

遼寧省主要糧食作物（春玉米、大豆和水稻）全生長季需水量多年平均值分別為 511.8mm、509.4mm 和605.1mm，與目前已有結論較符合[21,28]。3 種糧食作物需水量的空間差異性較大，主要表現為西部和西南沿海區高，東部最低，呈現這一分布特征的原因可能是遼寧日照時數呈由西向東遞減的趨勢，加之西部和沿海地區風速大[29]。隨著全球氣候變暖，遼寧地區生長季氣溫多年來呈上升趨勢[30]，一般認為作物需水量也會隨之增加，但本研究得出近60a 來遼寧春玉米、大豆和水稻全生長季需水量均呈下降趨勢，這是由于影響作物需水的氣候因素復雜，一些區域氣溫對作物蒸散的影響小于相對濕度、日照時數等氣候因素的影響[31]。本文的研究結果與其他相關研究有相似之處，曹永強等[32]研究得出遼西北春玉米需水量整體呈下降趨勢，胡惠杰等[33]發現1961—2010 東北大豆生長季需水量呈下降趨勢。作物需水量的下降在一定程度上緩解了農業用水壓力，但于文博等[34]報道遼寧降水同樣呈減少趨勢，因此，有關遼寧降水對作物需水的滿足程度有必要進一步研究。

遼寧春玉米、大豆和水稻全生長季需水與降水耦合度值均在東部地區最大，即東部降水對各作物需水的滿足程度最高，中部、南部次之，西部最低。在耦合度最低的西部地區，3 種作物同一水平λ 對應的保證率表現為：春玉米>大豆>水稻，說明遼西地區更適合種植的糧食作物是春玉米。目前關于遼寧糧食作物需水與降水耦合方面的研究較少，研究對象多是春玉米，且主要從作物水分盈虧角度來進行研究，但相關結論與本研究較符合。王賀然等[35]從水分盈虧角度得出遼寧地區的降水不能滿足玉米各生長階段需水要求，尤其播種期到苗期，自然降水的供應能力最差，春季到初夏虧水最嚴重。魏新光等[36]研究表明遼寧玉米的水分盈虧量由西北至東南逐漸增加，西部地區缺水現象普遍存在。在目前降水條件下，遼寧省最適宜種植春玉米，尤其水資源匱乏的遼寧西部地區，根據實際情況可適當擴大春玉米種植規模，大豆最適宜在遼寧東部和中部地區種植，水稻在東部和南部地區種植最為適宜。

遼寧各分區主要糧食作物在生長初期的需水與降水耦合度明顯低于其他3 個階段，生長初期的降水對各作物需水的滿足程度最低，該階段若水分不足，或中途落干，會很難達到苗全苗壯，應關注土壤墑情及時補充灌溉水。各分區糧食作物在生長中期耦合度均達到峰值，即遼寧糧食作物生長中期的降水滿足作物需水程度最高。生長初期3 種作物需水與降水耦合度呈上升趨勢，尤其是春玉米和大豆初期耦合度顯著上升，表明遼寧地區春旱的發生有所緩解。從全生長季角度看，近年來遼寧主要糧食作物需水與降水耦合度呈下降趨勢，即自然降水對作物需水的滿足程度在逐年減小，這同王賀然等[35]報道遼寧春玉米全生長季缺水情況有加重趨勢的結論較一致，特別是3 種作物成熟期耦合度均呈顯著下降趨勢，該時期降水對各糧食作物的需水將更難以滿足，這一時期若干旱缺水，百粒重下降，旱情程度會影響產量的高低，需適時灌水保持土壤適宜的墑度。

結合研究成果可知，遼寧糧食作物需依靠適時灌溉來保障糧食穩產，而農業用水形勢也更加嚴峻，主要糧食作物需注意春旱和秋旱的發生，及時補充灌溉。遼寧中部和東部分區降水滿足當地糧食作物需水的程度較高，尤其中部平原地區作為本省重要的商品糧基地，應充分利用其適宜氣候條件和平坦的土地優勢，發展糧食生產，發揮其作為保障遼寧糧食生產安全的主力軍作用。本研究在計算水稻需水與降水耦合度時考慮了滲漏量，但目前各地稻田滲漏資料不太全面細致，覆蓋不了所有研究站點和年份，在之后研究中應充分調研當地滲漏情況，使理論更貼近實際。后續研究可充分考慮作物產量、價格以及土地適宜性等多種條件，為遼寧糧食作物種植比例調整和種植模式的優化提出更全面、科學的對策。

3.2 結論

（1）遼寧主要糧食作物（春玉米、大豆和水稻）全生長季需水量（ETc）多年平均值分別為511.8mm、509.4mm 和605.1mm。3 種作物全生長季ETc空間上表現為西部地區和南部沿海地區需水量較高，東部最低。3 種作物各生長階段需水量，在生長中期最大，快速生長期次之，春玉米成熟期ETc與生長初期基本接近，大豆成熟期ETc大于生長初期，水稻反之。生長初期，春玉米和大豆 ETc均呈顯著下降趨勢（P<0.05）。

（2）遼寧春玉米、大豆和水稻全生長季需水與降水耦合度（λ）多年平均值分別為0.821、0.814 和0.464。3 種作物全生長季λ 的高值區是東部地區，中部、南部和西部次之，春玉米和大豆λ 在東部地區高達0.974 和0.966，自然降水基本滿足需水要求。春玉米和大豆在西部分區耦合度為0.690 和0.650，該分區耦合度大于0.8的保證率僅為28.2%和21.1%。水稻全區域λ≥0.4 的保證率僅為69.1%，西部地區保證率低至36.8%，即西部地區基本所有年份都需補充灌溉水來保障糧食作物的穩產。

（3）春玉米、大豆和水稻在各生長階段的降水均不能完全滿足作物生長需水要求，其中，生長初期3 種作物λ 均最低（分別為0.471、0.470 和0.239）。生長初期，春玉米和大豆λ 均呈顯著上升趨勢，上升速率分別為0.037·10a?1和0.047·10a?1，遼寧地區春旱的發生正逐漸減少。春玉米、大豆和水稻λ 在成熟期均呈顯著下降趨勢，傾向率分別為?0.030·10a?1、?0.048·10a?1和?0.029·10a?1。