摘要：基于農作物種植結構準確估算綠洲農田蒸散發，對西北干旱區水土資源優化配置和生態環境可持續發展有重要意義。利用1960-2010年縣級農業統計數據和基于遙感提取的綠洲耕地分布數據，產生逐年的新疆綠洲三種農作物（棉花 、小麥 、玉米 ）種植比例時空分布數據集 ，并在此基礎上利用Penman-Monteith單作物系數法估算農作物蒸散發。結果表明：1960-2010年全疆綠洲耕地面積持續增加，糧食作物占優勢的單一種植結構類型已被經濟作物替代，形成南疆棉花快速增加、北疆小麥快速減少的種植格局。近50年全疆三種農作物總蒸散發量增加了47.85%，棉花貢獻率最高，其次為玉米，小麥最低。耕地面積和結構變化對綠洲農作物蒸散發時空分布和組成結構變化具有重要影響。

　　關鍵詞：種植結構；蒸散發； 綠洲農田；新疆

　　1引言

　　農作物種植結構指一個地區或生產單位的農作物組成與布局[1]，是土地利用/土地覆被（簡稱LULC）的具體表現形式和結果。由于不同農作物單位面積蒸散發（Evapotrans-piration，ET）不同 ，種植結構變化會影響農田ET時空分布以及總蒸散發組成（Totalevapotranspiration, TET）的變化 。目前 ，灌溉面積占農業總面積39%[2]，灌溉用水量占農業用水總量90%[3]?；谵r作物種植結構的農田ET時空分布變化研究可準確估算農田實際耗水量，對于農業水資源合理利用和分配有重要意義。

　　2.研究方法與數據來源

　　2.1研究區概況

　　新疆地形呈“三山夾兩盆”的格局 ，綠洲位于盆地和山區之間。隨著灌溉技術的不斷改進 ，過去水土資源條件較差的戈壁、荒漠地區逐漸被開墾為新的耕地。綠洲范圍從以前的山前沖積平原和河谷兩岸不斷向荒漠深處擴展，從而形成大量依靠地表水或地下水灌溉的人工綠洲農田區[21]。受地形影響，新疆大部分地區為典型的溫帶大陸性干旱氣候。多年平均太陽總輻射量達5440~6280MJ/m2，平均日照時數達2500~3400h/yr； 平均溫度為7.9°C/yr，≥10°C平均積溫為1600~4500°C；平均降水量為150 mm/yr，蒸發量高達1750~2700mm/yr。

　　2.2數據來源

　　主要數據來源如表1所示 ：1444

　?。?）縣級農業統計數據。1988年之前全疆縣級農業統計數據，包括9個代表年份的總農作物、小麥 、玉米和棉花種植面積及縣級總農作物和糧食作物種植面積數據。1988-2013逐年的新疆縣級和兵團的農業統計數據，包括總農作物、小麥 、玉米和棉花種植面積。由于新疆部分縣（市）被撤銷或者合并造成縣級行政邊界有所變更，以2014年基礎地理信息中心發布的新疆縣級行政邊界為基礎，整理了86個（包括兵團 ）縣級農業數據統計單元。

　?。?）耕地空間分布數據。利用新疆LULC數據產品，提取6期全疆耕地面積空間分布數據。

　　3結果分析

　　3.1 1960-2010年新疆主要農作物種植結構時空變化特征

　　如圖2所示 ，全疆三種主要農作物占總農作物面積比例從20世紀60年代的53.18%增加到21世紀初10年的62.07%，增幅為8.81%，目前 ，全疆已從由糧食生產為主的單一種植結構轉變為以經濟作物（棉花 ）為主的種植結構格局。20世紀60- 80年代 ，全疆三種主要農作物種植比例較為穩定，其中小麥占主要的組成部分（36.17%~36.87%）； 其次為玉米 （13.69%~14.16%）； 棉花種植比例最低（3.16%~6.07%）。20世紀90年代以后，全疆小麥和棉花的種植比例分別呈顯著降低和升高趨勢，而玉米種植比例略有減少。21世紀初10年棉花替代小麥，成為最主要的農作種植類型（28.65%）， 其次為 小 麥（22.16%）， 玉 米 最 低（11.26%）。

　　3.2 1960-2010年主要農作物TET的時空變化特征分析

　　如圖4所示 ，全疆三種主要農作物TET之和從20世紀60年代 的321.83×108m3增加到21世紀初10年的475.81×108m3。近50年來 ，全疆三種農作物TET中最主要的組成部分由小麥 （59.12%）轉變為 棉花（52.55%）。 全疆小麥TET呈先增加后減小的趨勢 ，20世紀70年代達到最高（236.31×108m3）， 隨后減少至2000年以后為最低（137.59×108m3）。相比 小麥TET快速減少，玉米TET減少平緩，從20世紀70年代的高峰111.29×108m3，減少到2000年以后 的88.16×108m3。與此同時，棉花TET呈持續增加趨勢，從20世紀60年代的29.01×108m3，增加到250.02×108m3。

　　4.討論

　　水資源一直是新疆綠洲農業發展的最主要限制條件。全疆綠洲農業用水量占可利用水資源總量90%，且農業用水結構和分布規律與耕地面積和種植結構有密切關系。一般研究認為，耕地面積和種植結構演變是政策、市場供求、經濟效益、人口增長、氣候變化等多重因素綜合作用的結果，目前較難進行驅動因素的定量化分析。本文從氣候變化、灌溉技術改進、以及市場經濟三個方面開展定性分析。

　　5.結論

　?。?）1960-2010年新疆綠洲農田持續擴張，且主要農作物種植結構發生顯著變化。以棉花為代表的經濟作物代替以小麥和玉米為代表的糧食作物，成為全疆綠洲區的優勢農作物種植類型。全疆有72.2%的流域棉花種植比例表現為上升趨勢；相反分別有77.8%和55.6%的流域小麥和玉米種植比例呈下降趨勢。1960-2010年，北疆地區小麥平均種植比例減少速率高于南疆地區，而南疆地區棉花平均種植比例增加速率高于北疆地區，南北疆地區玉米平均種植比例變化率均保持穩定。棉花種植比例顯著增加的流域主要分布在塔里木盆地的干游流域（TLM）、 阿克蘇流域（AKS）， 以及天山北坡的艾比湖流（ABH）和瑪納斯流域（MNS）。 小麥種植比例明顯減少的流域主要分布在艾丁湖流域（AD）、哈密流域（HM）以及額敏河流域（EM）。（2）1960-2010年全疆綠洲農田區三種主要農作物TET之和呈增加趨勢，增加了47.85%。其中 ，全疆棉花TET增幅最大（124.3%）， 其次為玉米TET（46.9%）， 小麥TET增幅最低（15.1%）。 在全疆農作物種植面積增加的情況下，棉花種植比例增加使棉花TET對全疆主要農作物總耗水量增加的貢獻最大，而小麥種植比例減少使得小麥TET對總耗水量增加的貢獻最低。進入21世紀 ，棉花代替小麥成為最重要的農田耗水組成部分，也代表新疆農業耗水結構發生改變，從糧食作物轉移到經濟作物。可見 ，全疆綠洲農田區種植面積和結構變化對農作物耗水時空分布和總耗水量組成變化具有重要影響。

　　參考文獻(References)

　　[ 1 ]唐華俊,吳文斌,楊鵬,等.農作物空間格局遙感監測研究進展.農業科學,2010,43(14):2879-2888. [Tang Hua-jun, Wu Wenbin, Yang Peng, et al. Recent progresses in monitoring crop spatial patterns by using remote sensing tech-nologies. Scientia Agricultural Sinica,2010,43(14):2879-2888.]

　　[ 2 ]統計局.統計年鑒.北京:統計出版社,2014. [National Bureau of Statistics of the Peo-ple's Republic of China. China Statistical Yearbook. Beijing: China Statistics Press,2014.]

　　[ 3 ]高明杰,羅其友.水資源約束地區種植結構優化研究:以華北地區為例.自然資源學報,2008,23(2):204- 210. [GaoMingjie, Luo Qiyou. Study on cropping structure optimization in region short of water: A case study of North China.Journal of Natural Resources,2008,23(2):204-210.

　　呂娜娜1,2，白 潔1，常 存1，李均力1，羅格平1，吳世新1，丁建麗2