A meta-analysis of global crop water productivity of three leading world crops (wheat,corn, and rice) in the irrigated areas over three decades     

Daniel J. Foley  Itiya P. Aneece  Pardhasaradhi G. Teluguntla  Adam J. Oliphant 《International Journal of Digital Earth》2020,13(8):939-975

ABSTRACT

The overarching goal of this study was to perform a comprehensive meta-analysis of irrigated agricultural Crop Water Productivity (CWP) of the world’s three leading crops: wheat, corn, and rice based on three decades of remote sensing and non-remote sensing-based studies. Overall, CWP data from 148 crop growing study sites (60 wheat, 43 corn, and 45 rice) spread across the world were gathered from published articles spanning 31 different countries. There was overwhelming evidence of a significant increase in CWP with an increase in latitude for predominately northern hemisphere datasets. For example, corn grown in latitude 40–50° had much higher mean CWP (2.45?kg/m³) compared to mean CWP of corn grown in other latitudes such as 30–40° (1.67?kg/m³) or 20–30° (0.94?kg/m³). The same trend existed for wheat and rice as well. For soils, none of the CWP values, for any of the three crops, were statistically different. However, mean CWP in higher latitudes for the same soil was significantly higher than the mean CWP for the same soil in lower latitudes. This applied for all three crops studied. For wheat, the global CWP categories were low (≤0.75?kg/m³), medium (>0.75 to <1.10?kg/m³), and high CWP (≥1.10?kg/m³). For corn the global CWP categories were low (≤1.25?kg/m³), medium (>1.25 to ≤1.75?kg/m³), and high (>1.75?kg/m³). For rice the global CWP categories were low (≤0.70?kg/m³), medium (>0.70 to ≤1.25?kg/m³), and high (>1.25?kg/m³). USA and China are the only two countries that have consistently high CWP for wheat, corn, and rice. Australia and India have medium CWP for wheat and rice. India’s corn, however, has low CWP. Egypt, Turkey, Netherlands, Mexico, and Israel have high CWP for wheat. Romania, Argentina, and Hungary have high CWP for corn, and Philippines has high CWP for rice. All other countries have either low or medium CWP for all three crops. Based on data in this study, the highest consumers of water for crop production also have the most potential for water savings. These countries are USA, India, and China for wheat; USA, China, and Brazil for corn; India, China, and Pakistan for rice. For example, even just a 10% increase in CWP of wheat grown in India can save 6974 billion liters of water. This is equivalent to creating 6974 lakes each of 100?m³ in volume that leads to many benefits such as acting as ‘water banks’ for lean season, recreation, and numerous ecological services. This study establishes the volume of water that can be saved for each crop in each country when there is an increase in CWP by 10%, 20%, and 30%.  相似文献   

河北省冬麦区土壤水分监测预测系统及其应用   总被引：3，自引：1，他引：3  

姚树然陈道红  王西平李春强魏瑞江  王云秀 《气象科技》2006,34(2):225-228

河北省冬小麦生育阶段正值少雨时期,一般年份只有在灌溉的情况下才能满足小麦生长发育的需求,麦区土壤水分实时监测预测对于灌溉决策十分重要。在冬小麦单站多层次土壤水分动态模型(VSMB模型)的基础上,根据河北省麦区从南到北冬小麦发育期和土壤类型的不同进行参数调整和修正,并对数据库进行设计,形成河北省整个冬麦区麦田土壤水分监测预测系统(RSM-MFS)。文中介绍了该系统的基本原理和功能,并对实际应用进行了效果分析。从近年在河北省冬麦区土壤水分的监测预测结果来看,监测相对误差在10%左右,风险预测相对误差在20%左右。  相似文献   

华北平原冬麦田土壤CH4的吸收特征研究   总被引：9，自引：0，他引：9  

张雪松  申双和  李俊  于强 《南京气象学院学报》2006,29(2):181-188

利用静态箱/气相色谱(GC)法,对华北平原冬小麦拔节—成熟期间麦田土壤CH4气体通量进行了测定,得出华北平原典型冬麦田土壤是大气CH4的弱吸收汇。试验期间土壤CH4通量存在明显的季节变化和日变化,麦田拔节—成熟期间土壤CH4通量日平均值为-18.3μg.m-2.h-1,波动范围为-4.3~-24.4μg.m-2.h-1;在土壤CH4通量的日变化中,观测到麦田土壤在午间和夜间都有一个吸收峰,峰值出现的时间因生育期不同而有所不同。试验期间CH4通量日平均值与土壤温度关系不明显,而与土壤水分呈负相关(α=0.01);日变化中土壤CH4通量与地表温度的相关性较差,而与5 cm地温相关密切。麦田拔节—成熟期间土壤CH4通量日平均值随NH4 -N施用量的增加呈递减规律,农田秸秆还田后不利于土壤对CH4的吸收。  相似文献   

华北平原冬麦田土壤CH₄的吸收特征研究          下载免费PDF全文

张雪松  申双和  李俊  于强 《大气科学学报》2006,29(2):181-188

利用静态箱/气相色谱(GC)法,对华北平原冬小麦拔节-成熟期间麦田土壤CH₄气体通量进行了测定,得出华北平原典型冬麦田土壤是大气CH₄的弱吸收汇。试验期间土壤CH₄通量存在明显的季节变化和日变化,麦田拔节-成熟期间土壤CH₄通量日平均值为-18.3μg·m^-2·h^-1,波动范围为-4.3-24.4μg·m^-2·h^-1;在土壤CH₄通量的日变化中,观测到麦田土壤在午间和夜间都有一个吸收峰,峰值出现的时间因生育期不同而有所不同。试验期间CH₄通量日平均值与土壤温度关系不明显,而与土壤水分呈负相关(α=0.01);日变化中土壤CH₄通量与地表温度的相关性较差,而与5cm地温相关密切。麦田拔节-成熟期间土壤CH₄通量日平均值随NH4+-N施用量的增加呈递减规律,农田秸秆还田后不利于土壤对CH₄的吸收。  相似文献   

夏热冬暖地区建筑节能设计分析     

丘建明 《中国勘察设计》2006,(5):22-25

本文根据夏热冬暖地区的气候特点，针对目前建筑节能设计存在的薄弱环节，分析了建筑围护结构的构造措施及其热工性能，提出在节能设计中应注意的问题。  相似文献   

禹州小麦吸浆虫发生程度与气象因素的关系     

李文峰张书钧  王明学刘玉巧 李小凯 《气象与环境科学》2007,30(B09):83-85

小麦吸浆虫的发生程度与温度、湿度、日照密切相关。适宜的气温、湿度及日照条件以及2005年土壤中虫源基数较高，是2006年禹州吸浆虫发生严重的主要原因。依据温度条件，建立了吸浆虫发生期预测方程；依据温湿条件，建立了发生量预测方法。此外，还提出了麦播期、孕穗期（蛹期）和抽穗期（成虫期）的防治方法。  相似文献   

郸城小麦霜冻的危害及预防措施   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

晏振国纪文华  孔令芝刘天增 周爱春 《气象与环境科学》2007,30(B09):126-128

根据郸城县1987--2007年小麦霜冻情况，分析了小麦霜冻害的影响因素及对小麦产量的影响；并根据观察和试验结果，提出了小麦霜冻的预测指标和预防、灾后补救措施。  相似文献   

不同播期的优质小麦产量结构分析   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

祝新建张红卫  耿俊平 《气象与环境科学》2007,30(B09):136-138

对不同优质小麦品种不同播期的产量结构分析结果表明：河北-8901的各种产量结构表现出最为稳定的变化规律，即不同的播期处理对最后产量的影响度相对较小；郑麦-9405和郑麦-9023的产量结构在不同的播期表现出较大的波动。  相似文献   

黑龙江省气候变化趋势对小麦产量的影响     

高永刚  齐东方  喻晓天  张剑侠  南瑞 《黑龙江气象》2007,(4):1-3,7

利用黑龙江省1961～2003年逐日气象资料,采用世界粮食研究模型(WOFOST)和气候变化趋势分析的数学方法,分析了气候变化趋势对小麦产量变化趋势的影响.在黑龙江省中部、东部和北部相对湿润的小麦种植区域,辐射量降低趋势是小麦模拟产量降低趋势的主要气候原因;在松嫩平原西南部的齐齐哈尔市、大庆市和哈尔滨市,降水量增加的趋势是小麦模拟产量增加趋势的主要气候原因;在西北部的北安、五大连池、克山和克东4县,辐射量增加趋势是小麦模拟产量增加趋势的主要气候原因;黑龙江省小麦模拟产量变化趋势百分率的平均值为-1.57%/10a.  相似文献   

中国冬季气温的集合典型相关分析和预报   总被引：2，自引：0，他引：2  

陈小兰  吴洪宝  丁留贯  贺晓霞 《南京气象学院学报》2007,30(5):623-631

以欧亚大陆地面温度、北半球500 hPa高度、热带印度洋SST(sea surface temperature)以及北太平洋SST为预报因子,通过典型相关分析(canonical correlation analysis,简称CCA)建立预报关系,然后用集合典型相关分析预报(ensemble canonical correlation prediction,简称ECC)方法预报中国冬季气温,并分析预报技巧及进行独立样本检验.结果表明,不同的预报因子对各个地区有不同的预报技巧,以欧亚大陆地面温度为预报因子预报技巧较高,而ECC模式对中国冬季气温有更好的预报能力,预报技巧高于任何一个单因子场的CCA预报;采用回归法的集合平均比简单的等权集合平均预报技巧更稳定.  相似文献